目次 Ⅰ. パワートレイン編 1. 日米欧における排ガス規制燃費規制強化の動向 (~2030 年 ) ( 1) 2. パワートレイン技術開発による環境規制強化への対応策 ( 3) 3. 車体軽量化による環境規制強化への対応策 ( 5) 4.CFRP 化による車体軽量の動向 ( 7) 5. パワー

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たかとしふじつぐ
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1 2017 年版自動車部品のロードマップ総合技研株式会社

2 目次 Ⅰ. パワートレイン編 1. 日米欧における排ガス規制燃費規制強化の動向 (~2030 年 ) ( 1) 2. パワートレイン技術開発による環境規制強化への対応策 ( 3) 3. 車体軽量化による環境規制強化への対応策 ( 5) 4.CFRP 化による車体軽量の動向 ( 7) 5. パワートレイン種類別市場規模 ( 年実績, 年予測 ) ( 8) 1) パワートレイン種類 ( ガソリンディーゼル EPT/HEV PHEV EV FCV) 別市場 ( 8) 2)EPT 種類 (HEV PHEV EV FCV) 別市場 ( 9) 3) ガソリンエンジン搭載車 (ICEV HEV PHEV 計 ) の市場的位置付け ( 10) 6. ガソリンエンジン ( 12) 1) ガソリンエンジンの市場シェア ( 12) 2) ガソリンエンジンの高効率化高出力化に向けた要素技術 ( 13) 3) ガソリンエンジンのダウンサイジングライトサイジングの動向 ( 14) 4) ガソリンエンジンの高効率化 (2017 年 2020 年 2030 年 ) とキーテク ( 16) 5) ロードマップ (~2030 年, 高効率高出力 EPT 化 ) ( 18) 6) 次世代ガソリンエンジンの開発概要 ( 20) 7) 次世代ガソリンエンジンの実用化時期と主要開発カーメーカー ( 23) 7. ディーゼルエンジン ( 24) 1) ディーゼルエンジン開発動向 ( 24) 2) ロードマップ (~2030 年, 高効率高出力化 ) ( 26) 8. パワーユニットの電動化の影響 ( 27) 1) パワーユニット周辺システム ( 潤滑, 冷却, 燃料供給, 電源 ) ( 27) 2)ICEV HEV EVのパワーユニットと周辺システム構成例図 ( 28) 3) 補機類の動力源エネルギー源の動向 ( 30) 4) 潤滑系システムの電動化と油冷化の動向 ( 31) 5) パワートレインの電動化とステアリングブレーキシステムへの影響 ( 32) 9. 駆動モータ ( 33) 1) 駆動モータ概要 ( 33) 2) 現在 HEV PHEV EV FCVに用いられているモータの実態 ( 34) 3)HEV 方式と搭載モータ数 ( 36) 4)HEV EVに用いられるモータ種別搭載数と将来像 (2030 年 ) ( 37) 5) ロードマップ (~2030 年, 脱レアアース省レアアース ) ( 38) 6) ロードマップ (~2030 年, モジュール化ユニット化 ) ( 40) 7) 納入マップ ( 41) 10. インバータ DC/DCコンバータ (PCU) ( 42) 1)PCU 概要 ( 42) 2) 納入マップとサプライチェーン ( インバータ,DC/DCコンバータ) ( 43) 3) ロードマップ (~2030 年,PCU 冷却システムとSiCデバイス採用動向 ) ( 45) 11. バッテリー ( 主電源用電池パック ) ( 47) 1) 主電源の構成と概要 ( 47) 2) 主要 HEV PHEV EV FCVにおける採用電池種類と調達先 ( 48) 3) ロードマップ (~2030 年, エネルギー高密度化, 低価格化, 新技術 ) ( 49) 4) ロードマップ (~2030 年, 冷却技術 ) ( 51) 5) 納入マップ ( 52)

3 12. トランスミッション ( 53) 1) トランスミッションの種類と多様化 ( 53) 2)EPT 車の動力伝達機構とトランスミッションレス化の現状 ( 53) 3) ロードマップ (~2030 年 ) ( 57) CVT, ステップAT,MT,DCT, ハイブリッドトランスミッション, トランスミッションレス 4) 種類別市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) メーカーシェア(2016 年 ) ( 63) 13. 注目新技術 ( 64) 1) 日産 VCターボ ( 可変圧縮化 :VCR) エンジン ( 64) 開発経緯背景市場ニーズ, 技術概要技術動向, 事業化の現状と今後, VCRアクチュエータサプライチェーン, エンジンの仕組みと構成部品 2) トヨタ TNGAパワートレイン :2.5Lダイナミックフォースエンジン ( 69) 開発経緯背景市場ニーズ, 技術概要技術動向, 事業化の現状と今後 3) トヨタ TNGパワートレイン要素技術 : レーザークラッド工法, 高効率吸気ポート ( 72) 4) トヨタ TNGAパワートレイン要素技術 : 連続可変容量オイルポンプ ( 24) 5) トヨタマルチステージTHSⅡ ( 75) Ⅱ. ブレーキステアリング自動運転編 1. ブレーキ ( 77) 1) ブレーキシステムの基本構成 ( 77) 2) 電子化電動化によるブレーキの進化の流れ ( 78) 3) ブレーキシステム種類 (HB/EHB/EMB) 別特性比較 ( 80) 4) ブレーキシステム種類 (HB/EHB/EMB) 別対応可能な機能 ( 81) 5) ブレーキシステムの動力源 ( 82) 6) ブレーキシステムの動力源と伝達媒体 ( 83) 7) 電子化電動化システム (EMB EMB) 概要 ( 84) 8)EMB 採用主要車種 ( 86) 9) 減速回生エネルギー利用状況 ( 87) 10) ブレーキの高機能化多機能化動向 ( 89) 11) ロードマップ (~2030 年, 止まる燃費多機能化 ) ( 90) 12) 電子化電動化の動向 ( 92) 1 電子化電動化予測 (~2030 年 ) 2EMB 採用拡大の方向性 3EMB 実用化の方向性 4 電動キャリパ開発動向 5ブレーキの電子化電動化に伴い影響を受ける部品 13) 電動ブレーキブースタの動向 ( 98) 1パワートレイン別ブレーキ動力源となる油圧発生部品の種類 2 回生協調自動ブレーキにおける油圧発生部品の動向 3 電動マスターシリンダの市場的位置付け 4 電動マスターシリンダのサプライチェーン 5 電動油圧ハイドロブースタマスターシリンダの納入マップ 14)ABS ESC 市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) メーカーシェア(2016 年 ) (103) 15)EHB 市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) メーカーシェア(2016 年 ) ( 104)

4 2. ステアリング (105) 1) ステアリングシステムの基本構成 (105) 2) ステアリングシステムの種類 ( 結合方式 ) 別対応可能な制御領域機能 (106) 3) ステアバイワイヤのタイプ別概要と実用化状況 (107) 4) ステアリングシステムの高機能化 (109) 5) ステアリングに対するニーズ (110) 6) ステアリングシステムの結合方式 ( 機械 / 電気 ) 別特性比較 (111) 7) ロードマップ (~2030 年, 利便性燃費安全性応答性 ) (112) 8) ステアリングシステムの将来像 (2030 年 ~) (113) 9) 電子化電動化の動向 (114) 1ステアバイワイヤの主要構成部品一覧 2ステアリングのバイワイヤ化ともない影響を受ける部品 10) パワーステアリング市場動向 (116) 1パワーステアリングシステム概要 2 電動パワーステアリング搭載車動向 3 市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ), 種類別内訳 (2016 年 ) 11) アクティブステアリング VGRS 市場動向 (119) 1アクティブステアリング VGRSシステム概要 2VGRSアクチュエータ概要 3 部品別納入マップと部品メーカー動向 4アクティブステアリング VGRS 採用車動向 5 市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) 12) 電子ハンドル市場動向 (124) 1 日産ダイレクトアダプティブステアリングのシステム概要 2 日産ダイレクトアダプティブステアリング構成部品と担当部品メーカー 3 市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) 3. 自動運転 (128) 1) 自動化レベルと自動運転システムの概要 (128) 2) 自動運転システム実用化ロードマップ (~2035 年, 自動化レベル別 ) (130) 3) 部分自動運転システムの市場導入過程 (132) 4) 部分自動運転から完全自動運転への移行過程 (133) 5) 自動運転システムのキー部品 ( カメラレーダーレーザー ) の動向 (135) 6) 要素技術別重点開発項目 (137) 7) 自動運転システムが部品業界に与える影響 (139) Ⅲ. その他編 1. カーエアコン (140) 1) カーエアコンシステム概要と構成部品 (140) 2) カーエアコンに対するニーズ (142) 3) ロードマップ (~2030 年, 冷媒コンプレッサ空調方式 ) (143) 4)ICEV HEV EV 別エアコンシステム概要 (145) 5) パワートレインの電動化にともなう部品動向 (147) 1パワートレイン別コンプレッサ電動化動向 2 電動コンプレッサ市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) メーカーシェア (2016 年 )

5 6) 新たな暖房用熱源の動向 (150) 1 主熱源, 補助熱源の実態と今後 2 排ガス熱利用の動向 2. パーキングブレーキ (152) 1) パーキングブレーキシステムの概要 (152) 2) 電動パーキングブレーキの採用動向と担当部品メーカー (153) 3) パーキングブレーキの電動化にともなう部品動向 (154) 4) 電動パーキングブレーキ市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) (155) 3. シートベルト (156) 1) シートベルト概要と主要構成部品 (156) 2) シートベルトに対するニーズ (157) 3) ロードマップ (~2030 年, プリテンショナリトラクタ ) (158) 4) モータリトラクタの市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) (159) 4. エアバッグ (160) 1) エアバッグシステム概要と歴史 (160) 2) ロードマップ (~2030 年, 乗員保護歩行者保護 ) (161) 3)SRSエアバッグ応用システム ( ポップアップエンジンフード, 歩行者用エアバッグ ) の動向 (162)

6 1. パワートレイン編ガソリンエンジン 5) ロードマップ (~2030 年, 高効率高出力 EPT 化 ) ロードマップカソリンエンシンホート噴射ノンターホポート噴射可変バルブ排熱回収スターキンク ENG ランキンサイクル + 単体クールト EGR 燃料改質 HCCI 可変圧縮高効率高出力噴射ターホリーン直噴ストイキ直噴直噴過給タウンサイシンク過給テュアルインシェクタ気筒数削減 (2 3 気筒 ) + ハイフリット化 HEV モータアシストストロンク HEV 高効率高出力 HEV PHEV マイルト HEV 海外中心 PHEV レジンエクステンダーレジンエクステンダー次世代ガソリンエンジン開発 2017 年トヨタ TNGA 2.5L エンジン製品化 2018 年日産可変圧縮比 (VCR) エンジン製品化予定 2019 年マツダ HCCI(SKYACTIV-X) 製品化計画 2020 年頃燃料改質エンジン日産トヨタホンダ製品化か 18

7 1. パワートレイン編インバータ DC/DC コンバータ (PCU) 2) 納入マップとサプライチェーン ( インバータ,DC/DC コンバータ ) サプライチェーンパワーデバイス IGBT FWD インバータ DC/DC コンバータ PCU インバータ納入マップ ( 国内 ) カーメーカー部品メーカートヨタ日産ホンダマツダ三菱いすゞ内製デンソー豊田自動織機三菱電機三菱重工業日立オートモティブシステムズ明電舎カルソニックカンセイ明電舎は三菱自動車の電気自動車アイミーブ用 ( パワー半導体は日立製 ) インバータ納入マップ ( 海外 ) 部品メーカー日立オートモティブシステムズ東芝 Bosh Continental Delphy カーメーカー Daimler,BMW,GM VW,Ford VW Daimler GM DC/DCコンバータ納入マップ ( 国内 ) カーメーカー部品メーカートヨタ日産ホンダ三菱マツダ富士重 TDK 豊田自動織機デンソー新電元工業ニチコンニチコンは三菱自動車の電気自動車アイミーブ用 ( 降圧 DC/DC コンバータ ) DC/DCコンバータ納入マップ ( 海外 ) 部品メーカー日立オートモティブシステムズ Bosch Continental Delphi カーメーカー GM,Ford VW,BMW Daimler Ford,GM,Daimler,BMW 43

8 1. パワートレイン編バッテリー 3) ロードマップ (~2030 年, エネルギー高密度化, 低価格化, 新技術 ) 日産リーフ航続距離単位 :km 年新型 2020 目標航続距離リチウムイオン電池はエネルギー密度の高密度化と低価格化が進むことで EVやPHEV の商品性向上に寄与している 2010 年代の第 1 世代品は100~150Wh/kgであったが 2017 年以後本格化する第 2 世代品では200~300Wh/kgまで高密度化 EVの航続距離やPHEVのEV 走行距離を伸ばしたいという市場ニーズに応えている 2020 年頃には350Wh/kgまで高密度化すると業界では予測しており高密度化は Niリッチ正極など正負極の材料開発見直しによるところが大きいさらにポストリチウムイオン電池の開発も進んでおりポストLiBとしては全固体電池が有望視されている全固体電池は電解質を固体化することで安全性を向上させ電池電圧を上げてエネルギー密度を高め 500Wh/kgを目指している日産リーフの1 充電あたりの航続距離は発売当初の2010 年当時は200kmであったが 2012 年には228km 2016 年は280km そして2017 年 10 月投入の新型は400kmとなっているこの先は2020 年で550kmを目指しており PHE Vに対するEVの市場競争力を高めようとしている価格的には2010 年当時の第 1 世代品は800ドル /kwh,2014 年で400ドル / kwhまで下がりその後韓国勢 (LG 化学, サムスンSDI) が値下げ攻勢をかけてきたことで2016 年には180ドル /kwhまで下落今後は中国勢の本格参入によりさらに値下げ圧力が強まり 2020 年頃には90~100ドル /kwhまで下がると業界では予想している 49

9 Ⅰ. パワートレイン編トランスミッション 2)EPT 車の動力伝達機構とトランスミッションレス化の現状 HEV PHEV の動力伝達機構主要採用車動力連結部トランスミッション変速部その他トランスミッションレス備考 THS Ⅰ Ⅱ フリウス, アクアなど動力分配機構 FF 車用システムトヨタマルチステーシ THSⅡ レクサス LC 500h トルコン 4AT 動力分配機構 FR 車用システム縦長トランスミッション 2 段変速式リタクションハイフリット LS600h GS450h トルコン 2AT 動力分配機構 FR 車用システム縦長トランスミッション IMA インサイトトルコン AT 1 モータ (G/M) をエンシン側に組み込みホンタ i-dcd フィットウェセルテュアルクラッチ MT + フラネタリキヤ 1 モータ (G/M) i-mmd アコートハイフリットオテッテイハイフリットクラッチ + 減速キヤ 2 モータ (G&M) エンシン直結フーカハイフインテリシェントテュアルクラッチリットスカイラインハイ 2 クラッチ (AT 前後 ) 7AT 1 モータ (G/M) 日産コントロールハイフリットフリットエクストレイルハイフリット 2 クラッチ (AT 前後 ) CVT 1 モータ (G/M) e パワーノート増減速機走行用減速機発電用増速機 SUBARU 三菱スハルハイフリットフラクインハイフリット EV システム XV ハイフリットアウトランター PHEV クラッチ + トルコン CVT クラッチ + 減速キヤ 1 モータ (G/M) 2 モータ (G/M) 55

10 Ⅱ. ブレーキステアリング自動運転編ブレーキ 15)EHB 市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) メーカーシェア (2016 年 ) パワートレイン別市場規模 / 日本単位 : 千システム千台,% 年ハワートレイン採用数市場採用数市場採用数市場 ICEV カソリン 20 6, , ,850 ティーセル HEV 2,210 2,460 3,250 4,320 4,050 5,600 EPT PHEV EV FCV 全体 2,270 9,200 3,600 9,150 4,700 9, 上段 : 実数下段 : 比率メーカーシェア (2016 年 / 日本 ) 単位 : 千システム,% トヨタGr 日立 A M S 日信工業計数量 1, ,270 シェア EHBでは従来専用部品を中心にシステム化されてきたが ESC 用ブレーキアクチュエータや汎用バキュームブースタなど汎用部品でのシステム化が進んでおり EHBは様々な特性をもつシステムの実用化がされつつある燃費電費向上を目的にHEVやEVにおいて一層回生強調ブレーキシステムの導入が促進され動力源の電動化は当面進む傾向にある 104

11 Ⅱ. ブレーキステアリング自動運転編ステアリング 2ステアリングのバイワイヤ化にともない影響を受ける部品アクチュエータ機械的結合機械的結合電気的結合タイプⅠ タイプⅡ タイプⅢ パワーアシスト EPS EPS EPS H-EPS H-EPS H-EPS アクチュエータ VGRS アクチュエータ操舵アクチュエータ操舵アクチュエータ反力アクチュエータ反力アクチュエータタイプ別搭載方式別部品動向方式機械的結合電気的結合機械的結合部品タイプⅠ タイプⅡ タイプⅢ 操舵機構ステアリングホイールステアリングシャフトステアリングコラムユニバーサルジョイントギヤ機構ギヤボックスリンク機構ナックルタイロッドリンケージハワーアシスト機構ポンプ, モータ操舵アクチュエータ反力アクチュエータケーブル利用では不要ステアリングシステムは操舵機構とリンク機構の結合方式, バイワイヤ化にともないステアリングコラムなど操舵機構を構成する部品が大きく影響を受けタイプ Ⅲまでバイワイヤ化が進めばパワーアシスト機構も不要となり電動コラムと呼ばれる部品も不要となるステアリングシャフト, ユニバーサルジョイントの類はタイプⅢでは不要となるがギヤボックスやタイロッド, ナックル類は残るまたバイワイヤ化とは別にパワーアシストにおいて油圧から電気という流れがある電動化に伴い油圧系部品 ( ポンプ, パワーシリンダ, コントロールバルブ, リザーバタンク, ホースなど ) がなくなる方向にありバイワイヤ化によりパワーアシスト機構は不要となるためステアリングシステムにおいて油圧から電気という流れを加速することとなるタイプⅢの様なバイワイヤの実用化はかなり先となるためステアリングのバイワイヤ化は当面 (10~20 年 ) 部品業界に与える影響は小さいと考えられる 115

12 Ⅱ. ブレーキステアリング自動運転編ステアリング 2 日産ダイレクトアダプティブステアリング構成部品と担当部品メーカー転舵用モータ種類 DC ブラシレスモータ最大トルク 4N m( モータ単体 ) 減速機構ウォームギヤにより減速比 13.5 構造 6 極 9 スロット, 巻き数 21 担当部品メーカー KYB 反力用モータ種類 DC ブラシレスモータ最大トルク 8N m( モータ単体 ) 減速機構ステアリング直結構造 14 極 12 スロット, 巻き数 50 担当部品メーカー KYB クラッチ構成最大トルク応答性ローラークラッチ / 直線回転変換機構 / 電磁クラッチ 80N m 100ms 大きさ重量 85φ 200L(mm) 2.6kg 担当部品メーカー NTN ECU 搭載マイコン通信搭載個数担当部品メーカールネサス32bit Flex Ray 転舵用 2 個 ( フェールセーフ ) 反力用 1 個計 3 個使用 KYB 126

13 Ⅱ. ブレーキステアリング自動運転編自動運転 2) 自動運転システム実用化ロードマップ (~2035 年, 自動化レベル別 ) 自動化レベル別ロードマップ自動化レベル東京オリンヒック年部分自動運転 VW TJA(2014) 普及元年 (2016) 市場普及標準的装備として定着低初採用日産,Audi など拡大自動化レヘル中へシフト中市場立ち上げ (2020) トヨタホンタ参入市場普及拡大標準的装備として定着自動化レヘル高へシフト高市場立ち上げ市場普及拡大完全自動運転へシフト完全自動運転東京オリンヒックで実験的にスタート市場立ち上げトラフィックジャムアシスト実用化例 VW Audi カーメーカーシステム名採用年月採用車種トラフィックアシストアウディプレセンス 2014 年 7 月パサート 2016 年 11 月ゴルフ, トゥーラン 2016 年 2 月 A4,Q 年 10 月 S 年 1 月 A3 日産プロパイロット 2016 年 8 月セレナオートレーンチェンジシステム実用化例カーメーカーシステム名採用年月採用車種 Tesla Mercedes オートレーンチェンジ ( オートパイロット ) アクティブレーンチェンジアシスト ( ドライブパイロット ) 2016 年 1 月モデル S 2016 年 7 月 E クラス 130

14 Ⅲ. その他編カーエアコン 2 電動コンプレッサ市場規模 (2016 年 2020 年 2030 年 ) メーカーシェア (2016 年 ) 市場規模 / 日本単位 : 千個千台,% 年採用数市場採用数市場採用数市場 2,450 9,200 3,000 9,150 4,000 9,000 全体上段 : 実数下段 : 比率 3 電動コンプレッサメーカーシェア動向メーカーシェア (2016 年 / 日本 ) 単位 : 千個,% 年豊田自動織機パナソニックその他計数量 1, ,450 シェア納入メーカー電動コンプレッサはバスの他 HEV,EV などで採用されており 1990 年代より実用化されてきた近年 HEV,EV など電動パワートレイン車において電動コンプレッサが普及一期に市場は拡大している電動コンプレッサはサンデンが業界に先がけて開発その後デンソー豊田自動織機などが製品化今では参入メーカーは豊田自動織機を始めとしてパナソニック, 三菱重工, サンデンとなる豊田自動織機はトヨタパナソニックは日産三菱重工は三菱自動車サンデンはホンダを担当しており HEV,EV,FCV などに搭載されているトヨタ日産三菱重工三菱サンデンホンダトヨタグループにおいてはデンソーと豊田自動織機は共同で電動コンプレッサを開発インバータ一体型の電動コンプレッサを開発している 2003 年頃から量産を開始した電動コンプレッサでは同程度の冷房性能のベルト式の大きさの中にモータとコンプレッサしか搭載することができなかったが現状インバータをコンプレッサとモータの近くに置いて一体とし冷房性能が同程度のベルト式とほぼ同等となった電動式はベルト式と比較してコンプレッサの吐き出し容量を 1/7~1/8 程度にでき容量を小さくして得られる空間に小型のモータやインバータを搭載することにより実現した 148

9. ブレーキバイワイヤの種類別実用化とロードマップ ( 41) 1) ブレーキバイワイヤの種類別比較 ( 41) 2) ブレーキバイワイヤの種類別実用化ロードマップ ( 42) 3) ブレーキバイワイヤの普及要因, 阻害要因 ( 44) 10. ブレーキバイワイヤ化にともなう搭載部品の変化 ( 4

9. ブレーキバイワイヤの種類別実用化とロードマップ ( 41) 1) ブレーキバイワイヤの種類別比較 ( 41) 2) ブレーキバイワイヤの種類別実用化ロードマップ ( 42) 3) ブレーキバイワイヤの普及要因, 阻害要因 ( 44) 10. ブレーキバイワイヤ化にともなう搭載部品の変化 ( 4 目次 Ⅰ. 自動車におけるバイワイヤ実用化概要 1. 航空機によるバイワイヤ化の始まり ( 1) 2. 自動車におけるバイワイヤ化の意義 ( 2) 3. バイワイヤの技術的分類 (Pseudo/Purely By Wire) ( 3) 4. バイワイヤシステム別主要構成部品 ( 4) 1) 主要構成部品一覧 ( 4) 2) バイワイヤ用アクチュエータ種類 ( モータ式 / 電動油圧式 ) ( 5)