レンジエクステンダーのデメリットを徹底解説

トヨタは、ロータリー (RE)レンジエクステンダー(REX)を採用しません。ロータリーエンジンがレシプロエンジンに劣る燃費デメリット、他メーカーがレンジエクステンダー市場に参入しないデメリットを解説します。

レンジエクステンダーの概要

電気自動車の航続距離延長を目的に搭載される、小型発電機からなるシステムです。 バッテリーによるモーター駆動をベースとしたEV車において、エンジン駆動により、発電機を回して電気を取得し、バッテリー充電を行い、モーターを駆動させます。バッテリーの電力が切れた(切れそう)際にエンジンを駆動して、航続距離を延長させる仕組みです。エンジンで車体の駆動は行いません。

バッテリーの電気が無くなった場合のみ駆動

EV車は基本的にバッテリーの電気を利用してモーターを駆動させます。バッテリーが切れれば動けなくなるため、あくまで緊急的にエンジンを駆動・バッテリー充電により、近隣の充電スタンドまで緊急的に移動させるのがレンジエクステンダーの目的です。

プラグインハイブリッドカー(PHEV)の一種する記載もありますが、誤りです。PHEVは、エンジン駆動とモーター駆動の切り替えが可能です。

航続距離を延長させる目的(最低限の馬力)

通常の電気自動車はバッテリーを主として動きます。レンジエクステンダーは、電欠時のみ稼働しますので、いわば余計な重量物100kg超も常時積んていることになります。マメにバッテリー充電を行う方であれば、レンジエクステンダーは一切稼働しない可能性もあります。エンジン出力も平地をやっと移動するだけの馬力に留めています。稼働頻度が少ないのに100kgの重量物を積んでいるため、燃費にも悪影響をもたらします。

レンジエクステンダーのデメリット

ガソリンエンジン、ロータリーエンジン共通のデメリットを記載します。

  • バッテリーが無くなった場合のみエンジン駆動。それ以外は、重量物を運ぶジャマな存在
  • 重量増として100キロ以上。そのため純粋な燃費面で悪化要因
  • 最低限のエンジン出力。高速道や急坂でもエンジン出力不足=発電力不足でスピードが出ない
  • 通常時、エンジン停止により、排熱をヒーターに利用できず、電気消耗はEVと同様
    (エンジンを積んでいるメリットを生かせない)
  • エンジン未稼働状態が続けば、ガソリンの劣化が起こる。
  • 純粋なEV車に比べて、メンテナンスコスト増
  • 世界的にレンジエクステンダー採用車は、BMW i3のみ(それも市場撤退予定)
  • よって、世界的にレンジエクステンダーよりも、バッテリー増量の流れ。
  • Co2規制により、ガソリンタンク容量が限られ、航続距離も一定の範囲に限られる
    (あくまで緊急用途)
  • エンジン搭載スペースで荷室減少。BMW i3は、バイクエンジンを流用しリヤ下部に搭載。
  • マツダMX-30は、フロントエンジン部に搭載し、せっかくのコンパクトさが、完全に無意味。

ロータリーレンジエクステンダーの概要

ロータリーエンジン 発電機

レンジエクステンダーのエンジンとして一般的にはレシプロエンジンを用いるところ、マツダとしてはロータリーエンジンを用いて、その駆動力でモーターを回して発電を行い、バッテリーを充電したり、電気自動車の駆動モーターへ電力を供給するものです。

従来のマツダRX7/8のようにロータリーエンジンの駆動力を路面に伝える仕組みではありません。

ロータリーレンジエクステンダーのスペック

マツダのロータリーエンジン(RE)を電気自動車の発電機に使う試作車は2013年に登場しています。

REレンジエクステンダーのベース車両は「リース販売のデミオEV」です。75kW(102馬力)の駆動用モーターと、20kWhの駆動用リチウムイオン電池を搭載するスペックです。

このデミオEVに、発電装置も搭載して走行距離を伸ばしたものとして「マツダ REレンジエクステンダー」の試作車をリリースしています。搭載するエンジンは、マツダ得意の330ccのシングルロータリーエンジンを搭載し最高出力は22kW(約29.5馬力)です。

  • マツダ・デミオEV REレンジエクステンダー
  • 排気量:330cc
  • ローター:シングルローター
  • エンジン最高出力:約29.5ps(22kW)/4500rpm

ロータリー・レンジエクステンダーの重量とサイズ

ロータリーエンジン本体と発電機は、MX-30EVのフロントエンジンスペースに搭載しています。走行距離を伸ばし、航続距離200キロが400キロに伸びるような誤った雑誌記事もありますが、目的は、電欠時の緊急用途に限定されます。日産ノートeパワーのように十分な発電力のエンジンは搭載していませんので、ロータリー発電による長距離走行は拷問に近いでしょう。

100キロ超えでEV燃費悪化の本末転倒

REエンジン、発電機、燃料タンクの「3点セット」を合計して約100キロの重量となっています。

重量差としては、通常のエンジン(BMW i3)の120キロに対して、REは100キロという数値です。確かにやや軽いですが、REエンジンが劇的に軽いわけではない様です。

エンジン高は約300mmとなり、レシプロエンジンでは、450mm程度になるということです。また騒音も、ガソリンエンジンより5dB(A)低くなるそうで、この5dbが劇的に静かな数値と判断できるのか微妙なところです。

マツダMX-30にロータリーレンジエクステンダーを搭載

たった航続距離200kmというチープなスペック発売のMX-30EV

MX-30はフロントエンジン

MX-30のベース車両の排気量2.0Lのガソリンエンジンの代わりに、レンジエクステンダーを搭載しますので、せっかくのコンパクトなロータリーエンジンもメリットを生かせていません。

エンジンスペースに余裕のあるMX-30は、デミオEVと異なり、フロントに搭載します。エンジンスペースに余裕があり、エンジン小型化のメリットは全くありません。

レンジエクステンダーの性格上、大型ローターは搭載しない

330ccよりも大型のローター径を搭載するという意味不明の雑誌記事もありますが、レンジエクステンダーは、小型化が目的です。ローター径大型化・排気量拡大は燃費悪化と重量増に直結しますので、有り得ないでしょう。

ロータリーエンジンのデメリット

レンジエクステンダーとしてのメリットはどこに? マツダのロータリーが待ち望まれる理由 - webCG
マツダが電気自動車のレンジエクステンダーとしてのロータリーエンジン復活をアナウンスした。しかし、アクセル操作とは関係なく稼働する発電専用エンジンでは、ロータリーならではの回転感覚を味わえるわけではない。果たしてメリットはどこにあるのだろうか。

マツダ広報部に問い合わせたところ以下のような回答

【メリット】

  • レシプロエンジンと比較して軽量、コンパクトにできる。
  • 音が静かで振動も少ないため、モーター走行と相性がいい。

【デメリット】

レシプロエンジンとの比較で「燃費」「排ガス性能」「信頼性」に課題がある(ただし、発電用として使用することで、効率のいい回転域を中心に使えるため、大きく改善できる可能性大)

ロータリーエンジンのメリット

ローターの回転運動をそのまま伝達できるため、レシプロエンジンより振動や騒音が少なく、また構造もシンプルにできるため、小型で軽量という利点があります。 一見、レンジエクステンダー(発電機)に適していると思う事でしょう。しかし、ロータリー発電機が適しているとしたら、ここ数十年市販化されなかったのでしょうか?。MX-30でそのポテンシャルが開花することは無く、従来のロータリー同様、淘汰される可能性が高いでしょう。

ロータリーエンジン燃費のデメリット

レシプロエンジンの2倍の空気(燃料)を吸入しながら出力は1.5倍しか得られないため「燃料消費効率が3割悪い」という性質です。EV車という燃費効率を求める車とは、相反する性質であり、小型化メリットだからロータリーを採用するという理由になりません。

ロータリーエンジン耐久性のデメリット

ロータリーエンジンは燃焼室が移動しながら燃焼する構造のため、異物がサイドシールやアペックスシールとハウジングの間に挟まりやすいのです。結果、キズになってしまう危険性が極めて高いのです。結果、寿命が短いクルマだと5万km前後、平均でも8~9万kmで寿命を迎えてしまうことが多いようです。これがダメになると圧縮が下がり、パワーがダウンします。また、オイルの多量消費(燃焼)もあります。オイル管理は一般に走行していてもレシプロよりも早い交換サイクルになります。プラグも一般のレシプロより交換サイクルが早く、1万~2万km走行で交換した方がエンジンの調子が良いようです。

燃費、メンテナンス共に、EV車としてバッテリー寿命を下回る可能性が出てきます。数十万キロを走行するタクシーや営業として、REエンジンは全く向かないことが、REエンジンが市販車から消えた歴史から理解できると思います。

百花繚乱のBEV用、発電エンジン

本命はロータリーにあらず

百花繚乱のBEV用、発電エンジン | 日経クロステック

アウディもロータリーの市販化中止

BMW i3やマツダREエクステンダーの登場と同時期の2013年にアウディも改良型のロータリーレンジエクステンダーの試作車「A1 eトロン」を登場させています。

発電用の排気量254ccのシングルローターエンジンは、2010年初代の燃費は、燃料タンクは12Lで200キロとなり、燃費は16.6キロとなり、マツダ製に劣ります。
2013年モデルでは、排気量を354ccへと拡大し、最大出力は20psから34psへ引き上げられた。パワーアップに伴い、燃費はさらに悪化しました。

その後の改良試作品モデルが消え去り、市販化の話題も無くなりました。燃費効率的にロータリーレンジエクステンダーの市販化はお蔵入りになったようです。

ロータリーエンジンでもレンジエクステンダーは一定回転でしか使用しないから、燃費が良いというような提灯記事も見かけますが、実態としては、パワー不足を排気量アップで補うアウディのエンジンを見れば実用的とは程遠い性能です。

ロータリーレンジエクステンダーの小型化メリットは無い

SKYACTIV-X(スカイアクティブX)で語られなかったレンジエクステンダー用ロータリーエンジン|Motor-FanTECH[モーターファンテック]
8月8日の「マツダ技術開発長期ビジョン説明会」でスカイアクティブXが高らかに宣言されたが、ここでは、語られなかったエンジンがある。そう、マツダのコア技術のひとつである「ロータリーエンジン」だ。

BMW i3のレンジエクステンダーが積む647ccの直列2気筒エンジンは、エンジンが始動すると音も振動も大きく、あたかも屋台の発電機エンジンのようで少々がっかりする。シリーズハイブリッドの日産ノートe-POWERも、フルに発電しなければ追いつかないような状況では、1.2L 3気筒エンジンは、けっして静か・スムーズとは言えない。
これがロータリーだったら、レンジエクステンダーEVで大きなアドバンテージがあるだろうと容易に想像できる。

ロータリーエンジンのメリットは静粛性だと言いたいようです。軽量化やコンパクトなエンジンもメリットになりますが、劣悪な燃費や耐久性に劣るロータリーは、問題が山積みだと言えます。レンジエクステンダーで負荷が小さくても市販エンジンとして淘汰されたものに復活の希望を抱くのはマツダファンだけかもしれません。EV車におけるモーター音に対して、レシプロもロータリーもエンジン音は雑音でしかないのです。

ロータリーレンジエクステンダーの弱点・死角

マツダのエンジンを他社がまねできない理由 | 経営
2012年に生産が終了したマツダのロータリーエンジンが再び脚光を浴びている。今年1月、トヨタ自動車が発表した次世代の電気自動車(EV)「e-Palette Concept(イー・パレット・コンセプト)」に、ロータリーエンジ…

ロータリーは低回転時の効率が非常に悪く、燃費の悪化につながるが、発電用エンジンなら、車速に関係なく効率がよい回転数の範囲のみで使えばよいため、大きな弱点にはならない。

これは本当でしょうか。メリットは「軽量コンパクト」だけであり、絶対的な燃費ではレシプロエンジンの比ではありません。どうしてもマツダファンとして、なんとかしてロータリーを復活させたいとの思いが優先してようです。
今後、数万数十万とレンジエクステンダーが搭載されるとすれば、従来のロータリーの欠点は完全に克服するぐらいの革新が必要でしょう。

REレンジエクステンダーは軽くない

  • 車両重量差は120キロ
  • レンジエクステンダー無し:1195kg
  • レンジエクステンダー有り:1315kg

BMW i3のレンジエクステンダーは、すでに2013年から市販化されています。
バイクエンジンを流用し、いかに市販化スピードが高いのか、ご理解いただけるでしょう。現時点でもパワー・燃費でデミオレンジエクステンダーのスペックを上回っています。

ロータリー・レンジエクステンダーの燃費

マツダREレンジエクステンダーが9リッターの燃料を使って走れる距離は、JC08モード走行で約180km。9リッターで走れる距離が180kmと、ロータリーエンジンで発電している時のJC08モード燃費が「20km/L」となります。

BMW i3の方がパワーのあるエンジンですが、燃費も「24.7km/L」とi3の方が良いようです。

現時点で、新開発のREエクステンダーの方がパワーも燃費も劣り、「メリットは軽さとコンパクトさ」だけになります。
現時点で、バイクから流用したBMW i3のレシプロエンジンが燃費でもパワーでも上回っています。2輪4輪のレシプロエンジンメーカーが専用の発電専用エンジンを開発すれば、小型軽量メリットもロータリーエンジンを上回ることは、時間の問題でしょう。

レンジエクステンダー問題と時代遅れ

BMW i3エクステンダーは欧州販売中止

2013年より、電気自動車のBMW i3は、電力不足時、発電用の専用エンジン(レンジエクステンダー)を搭載しています。レンジエクステンダーの先輩にあたる事例です。BMWモーターサイクル用の2気筒4バルブ647ccのガソリンエンジンユニットをリヤに搭載(燃料タンクは9リットル)。
270度クランクを持つ647cc水冷4ストローク並列2気筒エンジンで、ロータックス社との共同開発したものです。2輪用はアプリリアが製造していますが、BMW i3用は台湾のキムコ社が受託生産を行っているようです。

  • エンジン最高出力:38ps(28kW)/5000rpm
  • エンジン最大トルク:56Nm(5.7kgm)/4500rpm
  • 燃費は24.7km/L

すでにEV市販モデルとして2013年から市場に投入され、EVとレンジエクステンダーを合わせた航続距離は500キロを超える性能のマイナーチェンジモデルも登場しています。しかし、欧州では、EVバッテリーの大型化により、レンジエクステンダー搭載モデルのBMW i3レンジエクステンダー販売を中止しています。EV創世記としてのBMW i3レンジエクステンダーは役割を終えました。他メーカーでは新レンジエクステンダーの投入は全て見送っている状況であり、REレンジエクステンダーは失敗することになりそうです。

レンジエクステンダーのデメリットは発電量の少なさ

米国では、BMW i3レンジエクステンダーでは、高速域や登坂時に思ったように走らないことが報告されており、訴訟になっています。これは、BMWのレンジエクステンダーエンジンのパワーが小さく、高負荷時の発電量や充電が足りていない事を示しています。日産のeパワー(シリーズハイブリッド)に比べ、エンジンパワーが根本的に足りていないことになります。

マツダREレンジエクステンダーは、30psとBMW i3よりも小さいパワーであり、坂道もまともに登らない状況が予想されます。レンジエクステンダーには緊急時のみ稼働するため、単純に排気量アップ(馬力増)は出来ません。
もともと燃費の悪いロータリーにとって排気量アップは致命的なのです。

ライバル車(BMW i3)に劣る燃費性能

JC08燃費条件、9Lタンクは同一

  • REレンジエクステンダー3(330cc1ローター):20km/l
  • BMW i3レンジエクステンダー(647cc2気筒):24.7km/l

BMW i3はロータックスのバイク用2気筒エンジンを流用したもので、発売時期は2010年です。バッテリーの高性能化により、航続距離がマイナーチェンジ毎に延長され、レンジエクステンダーは不要という市場認識となっています。もし、レンジエクステンダーが必要と市場が認めれば、自動車バイクエンジンメーカーが開発に注力します。レシプロエンジンとして、発電に特化した高性能コンパクトで低燃費のエンジンが登場するでしょう。
すでに市場から淘汰されたロータリーエンジンは、コンパクトさでメリットがあってもレシプロエンジンメーカーが注力すれば生き残れないのです。

トヨタがロータリーレンジエクステンダー不採用の理由

2017年、トヨタとマツダの協業関係が明確化され、EVの共同開発として、TOYOTA、MAZDA、DENSOと新会社「EV C.A. Spirit 」を設立しました。
当時、マツダ提灯記事を得意とするジャーナリストは、早速、ロータリー復活であるかのような記事も見受けられます。

2020年「EV C.A. Spirit 」は解散

トヨタがマツダ製ロータリーエンジンを使うという夢物語的な記事も出てきましたが、2020年「EV C.A. Spirit 」は解散し、マツダ側の目論見は夢と消えました。

トヨタのREレンジエクステンダーは搭載車も無し

トヨタのショーモデルとして、e-Palette ConceptへREレンジエクステンダー搭載が公表されましたが、EV.C.A.Sprit解散に伴い、実車の登場も消えました。トヨタ陣営はEV共同開発としてマツダを外し、トヨタ単独でEV車を登場させています。航続距離400kmとRE(ロータリー)レンジエクステンダーは使わないEV車なのです。結果、マツダ製エンジンは使われないという事です。

2輪用2気筒エンジン製造のヤマハやスズキが最適

仮にトヨタ側がレンジエクステンダーを積むEV車を発売するとなれば、ヤマハのオートバイエンジンを流用する策の方が、より低コストで実用的かつ低燃費なエンジンを作れることでしょう。
レンジエクステンダーのエンジン搭載としてのネックは、エンジンの大きさや振動面です。BMW i3と同様にバイク用の2気筒レシプロのエンジンを流用し、ヤマハ製やスズキ製エンジンをトヨタ車に搭載するのが最適でしょう。トヨタ連合にはスズキも含まれ、2輪用エンジンの開発力を持ってすれば、軽量コンパクトで低騒音、高燃費のレシプロエンジンが登場することでしょう。
わざわざロータリーという市場から淘汰されたエンジンを採用する必要など無いのです。間違ってもトヨタは、ロータリーエンジンを搭載するような愚策を取ることは完全に無くなりました。

欧州Co2規制でトヨタヤリスTHSをマツダがOEM採用

2021年の欧州Co2規制強化に伴い、マツダの現行モデルでは、規制に対応できず、トヨタ・マツダのプール制によりマツダに係る罰金を軽減する対応を行っています。MX-30のEV販売も低迷し、レンジエクステンダーどころの騒ぎではなく、トヨタ製ハイブリッドをマツダ2の代わりに販売するような末期的なの状況なのです。EV市場でも淘汰された歴史のレンジエクステンダーをトヨタに供与するどころの状態ではありません。

CAFE規制とマツダ罰金

トヨタがREレンジエクステンダー不採用のまとめ

レンジエクステンダーで先行するBMW i3は、EV車の航続距離延長により、欧州でのエクステンダー版の発売を止めました。これは、EV車単独で航続距離を延長していく事を示しています。

また、レンジエクステンダーは、30馬力程度と急坂や高速道路などの高負荷時の発電量を満たせていません。BMW i3ではユーザーからの不満から訴訟にも発展しています。あくまで緊急用途なのです。高速走行や登坂車線での速度維持のため、相応の発電力を確保するには、日産eパワーのように1.2リッター程度のエンジンが必要と理解できます。

  • レンジエクステンダーはバッテリー電欠時、あくまで緊急用途に限られる。航続距離を延ばすものではない。そのために100kg超のエンジンを積むのは無駄
  • 高負荷時の発電量が満たせず、圧倒的なパワー不足でノロノロ走行を強いられ危険。あくまで電欠停止を回避するためだけのもの
  • レシプロエンジンに対して、燃焼効率で圧倒的に劣るロータリーは、たとえ定速回転でも燃焼効率がレシプロに勝る事はありません。
  • レシプロエンジンメーカーが、本気で発電専用エンジンを開発した場合、ロータリー淘汰される運命なのは、今までの歴史が証明しています。
  • トヨタからロータリーを使う公式見解は、マツダ提携時以降、全く無い状況。

マツダ製REレンジエクステンダーは、マツダにおけるRE復活として、起死回生の救世主エンジンと捉えることは大間違いです。トヨタはEV陣営から早々にマツダを除外しました。世界の潮流からも外れており、REレンジエクステンダーが早々に引退を迫られることが予想されます。

2022年に登場のPHVは別物

マツダが開発中の6気筒モデルなどのラージ商品群ではレシプロの直4エンジンとモーターを組み合わせたPHVの発売を予定しています。プラグインハイブリッド(PHV)は、エンジンとモーターで駆動します。ロータリーレンジエクステンダーの発電専用エンジンとは全く別物です。

レンジエクステンダー取り止め報道:2021/6/28

レンジエクステンダーは取り止め|日刊自動車新聞
マツダは、量産型電気自動車(EV)「MX―30」に2022年前半に設定する予定だったロータリーエンジンを発電機として使用するレンジエクステンダーを取り止める方針を明らかにした。

この正しい判断には驚きました。BMW i3REXの流れを見れば、3年遅い中止宣言でしょう。PHVはレシプロ直4と公式発表されており、駆動用ロータリーが追加搭載されることはありません。記事上、誤りと判断します。

レンジエクステンダーのデメリットまとめ

レンジエクステンダーで先行するBMW i3は、EV自体の航続距離延長により、欧州でのエクステンダー版の発売を止めました。EV車において、レンジエクステンダーの将来性無しと判断されたことになります。ライバルメーカーも一切追従しません。もはや、レンジエクステンダーのデメリットを列挙するまでもないでしょう。レシプロよりも非効率なロータリーエンジンに出る幕はありません。

マツダ
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