G21プロジェクト: 1997年プリウスを生んだ秘密の開発物語

Eiji Toyodaが1993年に投げかけたたった一つの問いが、2年足らずで世界初の量産ハイブリッド車を生み出した.
Eiji Toyodaが1993年に投げかけたたった一つの問いが、2年足らずで世界初の量産ハイブリッド車を生み出した.

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1997年式プリウスの背後には、1993年の夏に豊田英二がある一つの問いから始めた開発プロジェクトが存在します.21世紀の自動車はどのようなものあるべきか? G21 というコードネームを持つこのプロジェクト(Globe=世界と21世紀の略)は、2年足らずで未実証の技術を世界初の量産ガソリン・電気ハイブリッドへと変えました.1997年12月10日に日本で発売された NHW10は、自動車業界が注目する単なる実験ではなく、ハイブリッド時代の始まりの地点となりました.

ハイライト

  • G21プロジェクト 1993年9月に10人のエンジニアとデザイナーで始まりました.
  • 初代プリウス 1997年12月10日に日本のみで発売され、合計 37,425台 が生産されました.
  • 当初の目標はリットルあたり20kmでしたが、ハイブリッド採用により目標は 2倍 に引き上げられました.
  • トヨタは NHW10 の販売ごとに赤字でしたが、 NHW11でようやく損益分岐点に達しました.
  • このプロジェクトには2024年に IEEEマイルストーン の plaque が授与されました.

G21プロジェクトの誕生: 1993年の最初のビジョン

プロジェクトの出発点は技術的な必要条件ではなく、企業としてのビジョンへの要望でした.名誉会長の豊田英二は、1993年の夏にトヨタが21世紀に備えるための中長期的な新しい自動車ビジョンを求めました.1993年9月にG21というコードネームで正式に始まった初期の取り組みは、 10人のエンジニアとデザイナーからなる 小さなチームによって進められ、社長の豊田章一郎もこの計画を支援しました.

1993年末にまとめられた最初の報告書は、今から見れば控えめだが一貫したコンセプトを描いていました: コンパクトな外寸、広い室内空間、長いホイールベース、そしてリットルあたり 20km の燃費.プロジェクトのキーワードは「資源」と「環境」であり、議論は環境、エネルギー、安全(safety)の軸で進められました.1994年2月1日、G21はシャシー、車体、エンジン、駆動系、生産エンジニアリングを含む専任組織へと移行し、リーダーシップは内山田竹志に引き継がれました.

ハイブリッドの発想は初日からあったわけではない

重要なポイントはここにあります: チームの最初の選択はハイブリッドではありませんでした.ハイブリッドシステムは魅力的なテーマと見られていたものの、未実証の技術であるため実現可能とは見なされていなかったのです.代わりに計画は、同クラスの自動車の 1.5倍 の効率を実現できる筒内直接噴射エンジンと効率的なオートマチックトランスミッションに基づくものでした.つまりG21は、当初は従来の方法で効率の限界に挑むプロジェクトとして設計されていたのです.

これはトヨタ初のハイブリッドの試みでもありませんでした.会社の75年の歴史によれば、最初の取り組みは 1968年にまでさかのぼります: 中村健也の指導の下でガスタービンエンジンの研究が進められましたが、適切な充電式バッテリーが存在しなかったため、プロジェクトは1980年代初頭に停止されました.1990年代になると、方程式の欠けたピースである十分なバッテリー技術はすでに利用可能になっていました.欠けていたのは、それを使う決意だったのです.

ハイブリッド決定の経緯: 2倍の効率か、中止か

転機は1994年11月に訪れました.技術担当副社長の和田明裕は内山田に対し、明確な指示を下しました.車をハイブリッドにしろ、できなければプロジェクトは中止する、と.目標は燃費を2倍にすることであり、チームの評価によれば、それは従来の方法では不可能でした.唯一の答えはハイブリッド技術でした.これは典型的な「トップダウン」の決定とされており、チームの1.5倍という目標を超えて、経営陣が2倍という目標を課したものでした.

内山田の当初の評価も正直なエンジニアリングの判断でした.彼は21世紀の始まりより前に量産ハイブリッドを開発できるとは信じていなかったのです.それでも決定は実行され、1994年秋以降、社内の雰囲気は変わり、量産車をハイブリッドとすることが決定事項となりました.量産車の正式承認は1995年6月の会議で得られました.

この決定の背景には組織の変化もありました.1995年8月に奥田碩がトヨタ社長に就任し、この人事がハイブリッド開発の転機として語られています.実証されていない技術は、経営陣の支援なしにこの速度で量産化されることはなかったでしょう.

トヨタハイブリッドシステムの仕組み: 2つのモーターと1つの遊星歯車

Prius'un kalbinde şanzıman yoktu; iki motor ve tek bir planet dişli, benzinle elektriği aynı tekerlekte buluşturdu.

システムの選定は6か月にわたる検討の結果でした.1994年末に完了した評価では、高い効率ポテンシャルを理由に2モーター方式が選ばれました.この決定の背景には一つの先見の明がありました.パワーエレクトロニクス、すなわち半導体と電子回路は近い将来大きく飛躍し、それによって従来のトランスミッションを完全に排除できる、というものです.

採用されたシステムは後に Toyota Hybrid System (THS)と名付けられました.アーキテクチャの構成要素は論理の連鎖で追うことができます.

  • 車輪を駆動し、減速時には発電機として機能する駆動用モーター
  • 電力を生み出し、トランスミッションを制御し、スターターの役割も果たす第2のモーター
  • 2つの電気モーターをガソリンエンジンと結合する遊星歯車式パワーサミット装置
  • バッテリーとモーターの間で動作するインバーター

入力軸と出力軸は同一平面上にあり、エンジン回転数は連続可変で制御されていました.THSは1997年3月に完成し、発表されました.モーターやインバーターといった中核技術は内製で開発・生産されました.バッテリー面では、以前から電気自動車の研究で協力していた松下電池工業と共同で作業が進められ、NiMHバッテリーパックは1996年12月に設立された合弁会社Panasonic EV Energyに移管されました.

東京でのコンセプトと量産への道

興味深い細部があります.1995年東京モーターショーに展示されたコンセプトカーは、量産ハイブリッドとは異なるものでした.1モーター式、直噴エンジン、CVT搭載で、バッテリーの代わりにコンデンサーを用い、目標はリットルあたり 30キロメートルで、システムには「Toyota Energy Management System」の名が与えられていました.「プリウス」— ラテン語で「最初の、先駆的な、優れた」を意味するこの名前 — はこの段階から使われ始めました.量産車はこのコンセプトをさらに発展させ、完全なハイブリッドアーキテクチャへと進化したのです.

スケジュールは印象的でした:公式の開発開始から量産まで約2年.この速さの裏にはエンジニアリング手法がありました:3Dバーチャル組立技術と、小規模生産のための車体溶接ラインの活用です.さらに1996年に制御システム部門と電動駆動部品部門が「business reform」という体制のもとで統合され、1997年1月には電気自動車開発部門と合併してElectric & Hybrid Vehicle Engineering Divisionを形成しました.

初代プリウスの数字: NHW10とNHW11

初代 NHW10は1997年12月10日に日本で発売され、世界初の量産ガソリン-電気ハイブリッド自動車となりました.生産は高岡工場で1997年12月から2000年2月まで行われ、合計 37,425台 に限られました.注目すべきデザイン上のポイント: NHW10のデザインは、他のトヨタスタジオの提案を抑えて選ばれたカリフォルニアのデザイナーによるものでした.この車は発売時に「日本カー・オブ・ザ・イヤー」賞を、1998年にはRJCカー・オブ・ザ・イヤー賞を受賞しました.

第二段階は、このモデルを世界に広げる歩みとなりました.2000年に登場した NHW11 -第二代目- は、アジア、アメリカ、ヨーロッパ、オーストラリアで限定数販売された最初のプリウスでした.米国での価格は 19,995米ドルでした.元町工場で2000年5月から2003年6月まで生産され、 33,411台 が完成しました.ホンダ・インサイトに続き、米国市場で2番目の量産ハイブリッド車となりました.

項目NHW10NHW11
発売1997年12月2000年
市場日本のみアジア、アメリカ、ヨーロッパ、オーストラリア
生産工場高岡元町
生産期間1997年12月 - 2000年2月2000年5月 - 2003年6月
生産台数37,42533,411

初代は合計で約 123,000台 を販売しました.商業的な結果は明確な事実を示しています: トヨタは、NHW10では1台ごとに損失を出し、NHW11でようやく損益分岐に達したと明言しました.つまり、発売の価値は販売台数ではなく、技術の実証にあったのです.

実際の燃費はどのくらい? 今でも信頼できる?

初代プリウスの燃費は、どの車について語られているか、そしてどう測定されたかによって異なります.米国市場のNHW11について、オーナーは適切な運転で 50-60 mpg (約3.9-4.7 L/100 km)、よりアグレッシブな運転では約35 mpgと報告しており、全体の平均値は46-50 mpg、あるいは複合値で約41 mpgと伝えられています.これらの数値はオーナーの実使用データに基づき、主にNHW11を指していることを覚えておけば十分です.NHW10自体のサイクルでの目標は、そもそもリットルあたり20 km程度でした.

信頼性の面では、25年以上の使用実績を経て成熟しています.オーナーからは初代モデルの故障の少なさと堅牢なバッテリー体験が報告されており、5世代にわたる信頼性の比較では初代がConsumer ReportsとNHTSAのデータに基づいて評価されています.注意すべきメンテナンス項目は具体的で、例えばカーボンの堆積で詰まる可能性のある部品などがあります.要するに、これは故障した技術の物語ではなく、適切なメンテナンスによって長寿命を保つ駆動伝達システムの物語なのです.

Priusのルーツは1900年に遡る?

はい - 系譜は驚くほど古いものです.フェルディナント・ポルシェは最初のハイブリッド自動車を 1900年にプロトタイプとして設計しました:Lohner-Porsche Semper Vivus.ハイブリッド版は 1901年にLohner-Porsche Mixte として販売されました.現代のPriusの起源を約100年前のこの車に結びつける歴史記述は偶然ではありません:直列-並列の電力フローを制御するという課題は1900年以降変わっておらず、変わったのはそれを解決する部品 - バッテリーとパワーエレクトロニクス - の成熟だったのです.

その間の世紀には、独立した試みが数多くあります:1973年には電気技術者のビクター・ウォークが1972年型Buick Skylarkをベースとしたハイブリッドプロトタイプを製作しました.エンジンがバッテリーを充電し電気モーターに電力を供給する直列設計のOwen Magneticは初期のハイブリッドの一つでした.1969年のGM XP 512や1980年の6輪のBriggs & Strattonの試みも、同じ長く途切れない実験の伝統に属します.近代的な波の第二の先駆けとなったのは、1999年末に2人乗りリフトバックとして市場に登場した Honda Insight でした.

発売の長期的影響

1997年の発売から測定可能な結果の一つが今日手に入ります:Priusファミリーの累計販売台数は2017年1月に 610万台 に達し、トヨタが1997年以降に販売した1000万台のハイブリッドの61%を占めました.このモデルは90以上の市場で販売されています.より新しい証拠は技術的なものです:2023年7月、2024年型Prius LEがロサンゼルス-ニューヨーク間の5,150kmの走行でハイパーミーリングの技術により100kmあたり 2.52リットル でギネス記録を樹立しました.通常走行では最新世代は100kmあたり4.06リットルまでの効率を実現しています.

早期開発の苦労も記録に残っている: トヨタのエンジニアは、テストドライブでプロトタイプの燃費が標準のカローラよりも悪いことに気づいていた.そこから量産へ、そして現在の価値観へと至った道のりは、まさにエンジニアリングの規律の賜物である.プロジェクトは、2024年10月30日に豊田市で行われた式典においてIEEEマイルストーンとして顕彰された.プレートの文言は、この車が内燃機関と2つの電気モーターを使用し、走行中に失われるエネルギーを回生することを強調している.内山田も式典で短いスピーチを行った.

結論: 2年間、1つの決断、そして1つの産業の転換

G21の物語をエンジニアリングの観点から読み解くと、こうなる: 正しい技術が常に最も楽な選択肢とは限らない.チームの最初の答えは安全なものであった - 筒内直接噴射エンジンと効率的なトランスミッション.経営トップが課した「倍の効率か中止か」という条件は、チームを実績のないアーキテクチャへと追い込んだ.パワエレとバッテリー側の見通しが、このリスクを引き受けられるものにした.実績のない技術を公式承認から量産まで約2年で移行させたことは、効率性の主張を超えた経営と生産の成功である.1997年12月に日本で登場したあの最初の車は、赤字製品として始まったが、ハイブリッド時代の Reference ポイントとして歴史に名を刻んだ.

出典