1 燃料電池自動車の開発 2014 年 6 月 25 日 トヨタ自動車株式会社
これまでの自動車の歴史 2
自動車の登場 3 蒸気自動車 (1769 年 ) 電気自動車 (1899 年 ) BENZ Patent Motorwagen 価格 2,750 マルク ( 約 1,000 ドル ) エンジン 最高速度 重量 ガソリン自動車 (1886 年 ) 水平単気筒 984cc/400rpm/0.9 馬力 16km/h 313kg 出典 : トヨタ博物館 Wikipedia
自動車技術の革新 4 電気式セルフスターター (1911 年 ) 出典 :CADILLAC 1912 INSTRUCTION BOOK
生産技術の革新 5 T 型フォード組立ライン T 型フォード 生産方式革新による低価格化 US$850 (1908 年 ) * 競合他社 US$1,800 US$780 (1910 年 ) 大量生産の開始 (1913 年 ) US$290 (1924 年 ) 出典 :Ford Motor Company HP, Wikipedia, Utah Division of State History HP, アメリカ自動車工業の研究 (2001)
米国の道路整備 6 インターステート ハイウェイ ( Dwight David Eisenhower National System of Interstate and Defense Highways ) 連邦補助高速道路法 (Federal-Aid Highway Act of 1956) に基づき建設 計画 : 総延長約 66,000km, 13 年間総額 250 億ドル 財源 : Highway Trust Fund (1956 年当時ガソリン税 3 / ガロン ) 出典 :U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration HP, Cato Handbook on Policy, 6 th Edition
ガソリン燃料の歴史 7 1901 年 テキサス州で油田発見 1907 年 アメリカで最初のガソリンスタンド 1913 年 熱分解法により石油からのガソリン抽出量が増加 1929 年 アメリカでガソリンを販売する店は30 万軒に増加 テキサス州ルカス油井 (1901 年 ) ドライブイン式ガソリンスタンド (1913 年 ) 出典 : 石油の世紀 (1991), The Paleontological Research Institution HP, Gulf Oil HP
競合状態からガソリン自動車の時代へ 8 馬車の時代 蒸気 / 電気 / ガソリン自動車の競合 ガソリン自動車の時代 道路 リンカーン ハイウェイ 連邦補助高速道路法 燃料 ガソリン需要増加ガソリンスタンド普及ガソリンスタンド登場熱分解法開発 自動車台数 蒸気自動車 電気自動車 大量生産 電気式セルフスターター ガソリン自動車 1900 1950 年 技術 道路 燃料が共に進化したことでガソリン自動車が普及
これからのモビリティ社会 9
自動車が実現してきたこと 10 移動能力の拡張 ( 人 モノ ) 自由 便利 いつでも どこでも どこへでも 移動可能な私的空間 経済 社会 文化の 発展に貢献 = 移動の価値を向上
自動車を取り巻く現状 11 20 世紀以降における 工業 技術のグローバルな発展 石油の将来への不安 化石燃料の大量消費 CO2の排出増加 ( 地球温暖化 ) 大気汚染増加 自動車の増加
原油供給の見通し 12 ( 10 6 石油換算バレル / 日 ) 供給量 バイオ燃料その他 ( 10 12 バレル ) 原油資源量 天然ガス液 オイルサンドタイトオイル 深海油田 残存資源量 原油 ( 従来油田 ) 累積生産量 非在来型資源の開発により 世界の原油供給量は増加 出典 :ExxonMobile
一人当たりの移動距離 (km) 25,000 経済成長と交通需要の伸び 地域別 GDP 移動距離 (1950-1997) 1997 13 20,000 15,000 10,000 5,000 1950 北米 西ヨーロッパ 東ヨーロッパ豪州 ニュージーランド旧ソ連中央アジア 南アジアラテンアメリカ 中近東 & アフリカアフリカ環太平洋アジア World 0 $0 $5,000 $10,000 $15,000 $20,000 $25,000 一人当たりの GDP, US$(1985) 1985 $1= 250 出典 :WBCSD Mobility 2001 経済成長に伴い 交通需要も増加
人口 [ 億人 ] 2050 年の世界 14 世界人口 / 都市人口推移世界 GDP 推移出典 OECD Environmental Outlook 出典 国連経済社会局テ ータ 世界人口 96 億人に達する見込み 世界人口の 70% が都市部に集中 世界 GDP は 3 倍以上に拡大 急速な人口増加 ( 大都市集中 ) と経済発展環境問題が深刻化 ( 気候変動 温暖化 大気汚染 )
サステイナブルなモビリティ社会 15 誰もが自由により快適 安心にクリーンに持続的にモビリティを利用できる社会
サステイナブルなモビリティ社会を支えるエネルギー利用 16 電気と水素を活用し 多様なエネルギーから成り立っている社会 EV PHV 蓄電設備 火力発電 再生可能エネルギー 風力 電気グリッド 産業利用 化石燃料 都市 家庭 HV 太陽光 水電解 水素 - 電力変換 発電ユニット バイオマス 化学プラント 都市 家庭 水素タンク 大量 長期保存 水素グリッド 製油所 化学プラントエネルギーの流れ 下水処理 都市 家庭 自動車燃料 FCV FC バス 電気水素化石燃料
トヨタの環境技術開発への取り組み 17
トヨタの基本スタンス 18 省エネルギー 燃料多様化への対応 エコカーは 普及してこそ環境への貢献
自動車用燃料 パワートレーンの多様化 19 一次エネルギー自動車用燃料パワートレーン 石油 ガソリン 軽油 従来車 & HV 省石油 天然ガス ガス燃料 石炭植物ウラン 合成液体燃料 バイオ燃料電気 PHV EV 燃料多様化 水力 太陽 地熱 水素 FCV
20 省エネルギーへの取り組み ハイブリッド車の普及
ハイブリッド車のラインアップ 21 コンパクト ミディアム ラージ SUV ミニバン 商用車 2014 年 5 月末時点 全カテゴリーに HV をラインアップ
ハイブリッド車の販売台数推移 22 900 800 700 <HV 世界販売台数 > 2012 年初めて年間 100 万台を達成 2013 年 12 月 600 万台超え 140 累計 ( 万台 ) 600 500 400 300 累計販売台数 300 万台 400 万台 600 万台 500 万台 120 100 80 60 年間 ( 万台 ) 200 100 200 万台 100 万台 年間販売台数 40 20 0 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2014 0 2014 年 5 月末時点
ハイブリッド技術の展開 23 EV モーター PCU バッテリー HV エンジン 燃料タンク モーター エンジン PCU 発電機 燃料タンク バッテリー PHV モーター PCU エンジン 発電機 燃料タンク バッテリー FCV モーター PCU バッテリー 燃料電池 水素タンク ハイブリッド技術は PHV EV FCV の要素技術を含むコア技術
24 燃料多様化への対応 様々な燃料の特徴を活かした 車両の棲み分け
石油代替燃料の特徴 25 電気水素バイオ燃料天然ガス EV FCV 内燃機関 内燃機関 Well to Wheel CO2 ~ ~ ~ 供給量 航続距離 給油時間 ( 充電 / 充填 ) インフラ それぞれの代替燃料の特徴を活かして利用
モビリティの棲み分けイメージ 26 HV PHV 領域 FCV 領域 路線バス 車両サイズ EV 領域 近距離用途小型宅配車両 EV 乗用車 HV FCV(BUS) 大型トラック 宅配トラック PHV FCV パーソナルモビリティ 燃料電気ガソリン 軽油 バイオ燃料 CNG 合成燃料 etc. 水素 移動距離 EV : 近距離用途 HV PHV : 乗用車全般 FCV : 中長距離用途
PHV の位置付け 27 いつでも安心して制約なく使用可能 EV 電気 HV ガソリン 普及に適した電気利用車
EV の特徴 28 EV の利点 走行中の排出ガスゼロ走行中 静か家庭で充電可能 EV の課題 航続距離が短い電池のコストが高い充電時間が長い 急速充電インフラ整備が必要 EV は 近距離用途やフリートユースなどに適したクルマ
代替燃料 - 水素について 29
水素とは 30 水 や 化石資源 の形で豊富に存在 常温 常圧で無色 無味無臭 非常に軽い 拡散しやすい 反応しやすく 用途が広い 化学材料 から 燃料 までさらに 燃料電池により高い発電効率が可能
水素の主な用途 31 200 年以上の利用の歴史あり街 : ガス灯家庭 : 都市ガス ( 水性ガス 石炭ガス ) 産業 : 肥料製造 ( アンモニア ) 石油精製( 脱硫など ) 自動車 : 燃料 水素は 今までの豊富な経験と 最新の知識を活用し ガソリンや天然ガスと同様に安全に使うことができる燃料
水素の特徴 32 使用時 CO2 排出ゼロ 低炭素社会実現の担い手 多様な一次エネルギーから製造可能 天然ガスなどの化石燃料や 未利用の下水汚泥からも製造可能 太陽光や風力などの自然エネルギーを活用し 水から製造 電気に比べてエネルギー密度が高く 貯蔵 輸送が容易 エネルギーの地域的な偏在解消 自然エネルギーの課題である変動に対応可能 利用用途が多様 家庭での利用から自動車用燃料 発電への活用も期待
水素の位置付け 33 水素は 将来の有力なエネルギー
トヨタの FCV 開発への取り組み 34
トヨタ FCV 開発の歴史 35 トヨタにおける FCV の開発は 1992 年にスタート 1992 年 : 開発をスタート 1996 年 : 大阪 御堂筋をパレード 燃料電池と水素吸蔵合金タンクを搭載 1996 年 10 月第 13 回電気自動車シンポジウム (EVS13) にて 大阪 御堂筋をパレード
トヨタ FCV 開発の歴史 36 2002 年モデル (12 月 ~) 世界に先駆け日米で限定販売開始 2005 年モデル (7 月 ~) 国内で初めて型式認証取得 2008 年モデル TOYOTA FCHV-adv 2008 年モデル (6 月 ~) 航続距離 氷点下始動性を大幅向上 最高速度航続距離乗車人員最高貯蔵タンク圧力燃料電池出力 155 km/h 830 km (10 15モート トヨタ測定値 ) 5 人 70MPa 90kW 日米で 100 台以上の FCV 走行実績が 200 万キロを突破
FCV のうれしさ 37 エネルギーの多様化 水素は多様な一次エネルギーから製造可能 ゼロエミッション 走行中の CO2 排出ゼロ 走りの楽しさ モーター駆動ならではの滑らかな走りと静粛性 発進 ~ 低 中速域の加速の良さ 使い勝手の良さ 航続距離 ( 約 700km) 水素充填時間 ( 約 3 分 ) 氷点下始動性 (-30 ) JC08 モート トヨタ測定値 非常時電源供給能力大 供給能力は EV の 4~5 倍以上 ( 一般家庭では 1 週間以上 )
FCV の位置付け 38 自動車用燃料の多様化に対応 走行中は CO2 や環境負荷物質を排出しない 現状のガソリンエンジン車と同等の利便性 を兼ね備え サステイナブルなモビリティ社会の実現に貢献する 究極のエコカー
燃料電池の開発状況 39 出力密度 2 倍以上向上 (TOYOTA FCHV-adv 比 ) 世界トップレベル 3.0kW/L 達成 出力 100kW 以上 小型化 シート下配置を実現 燃料電池の性能向上と小型化を実現
高圧水素タンクの開発状況 40 タンク貯蔵性能約 20% 向上 (TOYOTA FCHV-adv 比 ) 車両搭載本数 4 本 2 本材料 製造工程の見直し 世界トップレベル 5.7wt% 達成 低コスト化 タンク質量あたりの水素の貯蔵量 (70MPa) (70MPa) 高圧水素タンクの性能向上と低コスト化を実現
燃料電池システムの開発状況 41 加湿器レス信頼性向上 小型 軽量化 低コスト化昇圧コンバーター採用 FCセル枚数削減 モーター小型化 昇圧コンハ ータ 燃料電池 水素タンク ハ ワーコントロールユニットモーター 2 次電池水素充填口 燃料電池システムを大幅に進化
燃料電池システムコスト 42 FCHV-adv (2008 年 ) 1/20 以下 (2015 年 ) さらなるコスト低減 限定導入期 技術課題解決 設計生産技術 普及開始 コスト低減 本格普及期 量産効果 燃料電池システムコストを大幅に低減本格普及に向けてさらにコストを低減
新型 FCV セダン *2014 年 6 月 25 日現在 43
新型 FCV セダン : 日本での販売概要 2014 年度内に販売開始 *2014 年 6 月 25 日現在 44 * 米欧は 2015 年夏頃から販売開始予定 販売は トヨタ店とトヨペット店 * 当面は 水素ステーションの整備が予定されている地域 およびその周辺地域の販売店が中心 車両価格は 700 万円程度 * 消費税を含まない車両本体のメーカー希望小売価格の目途 米欧の価格は 今後 決定
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