2010.12.11. 第 2 回自動車用途コンポジットシンポジウム 目次 環境 エネルギーへの取り組み 電動車両と樹脂材料 マツダの電動化技術開発の歴史 プレマシーハイドロジェン RE ハイブリッドについて マツダ株式会社技術研究所 栃岡孝宏 今後の課題 2 エネルギー現状認識 環境 エネルギーへの取り組み 大気汚染 地球温暖化 資源枯渇 Resource recycling CO 2 reduction Reduce environmental hazardous substances Prevention of air pollution 再生可能エネルギー利用 リサイクル Actions 省エネルギー 新エネルギーの利用 未規制危険要因の排除 排出ガス低減 VOC 低減 汚染物質/ 騒音 / 振動の削減 Prevention of water pollution / vibration / noise 1970 1980 1990 2000 2010 2020 3 4 エネルギー現状認識 - 自動車産業には マルチソリューションが求められている Multi-Solutions マツダの環境への取り組み状況 サステイナブルZoom-Zoom 宣言 (2007 年 3 月公表 ) いつまでも ワクワク するクルマ 見て乗りたくなる 乗って楽しくなる また乗りたくなる クルマを創り続け クルマも 人も 地球も みんながワクワクし続けられるサステイナブルな未来の実現に向けて取り組んでいきます Issues of Automobile industry 脱化石燃料 CO 2 削減 排ガスクリーン化 Update Existing s Hybrid Technology Bio Mass Energy Plug-in Hybrid Technology Electric Energy Hydrogen Energy 基本ポリシー : マツダ車をご購入いただいた すべてのお客様に 走る歓び と 優れた環境安全性能 を提供する 1970 2000 2030 Current 5 2007 6 1
長期ビジョンサスティナブル Zoom-Zoom - すべてのお客様に 走る歓び と 環境安全性能 を提供 - エンジン燃焼技術 軽量化等のベース技術の徹底追求 - 電気デバイスを段階的に組み合わせ 低燃費 CO2 削減を広く実現 - 資源エネルギー 社会インフラの将来を見据えて 水素燃焼技術の研究を継続 Zoom-Zoom concept in any economic situations Bio-Fuel Hydrogen Hydrogen fuel ビルディングブロック戦略 ベース技術の徹底追求と電気デバイス技術を段階的に積み上げる Step-1: i-stop Step-2: 減速エネルキ ー回生 Step-3: HEV Pb AL T Pb TM MG Pb 回生 BRK TM for Mid/long term M/ G 回生 BRK TM Plug-in HEV Battery EV Diesel Gasoline Electric device Technology Weight Reduction Hybrid Technology Mid/long term 1970 2000 2020 Future Electric Technology 2030~ Bio fuel Fossil fuel アクセラ i-stop Step-1 i-stop ビルディングブロック戦略による環境技術の進化 Step-3 ー駆動技術 Step-2 減速エネルギー回生技術 ベース技術の徹底追求 ( 次世代パワートレイン * 軽量化など ) * マツダ SKY-ACTIVE 7 8 水素ロータリーエンジン Project for Future 電気デバイス ー駆動の要素技術の展開 普及 プレマシーハイドロジェン RE ハイブリッド電気駆動システム ( シリーズハイブリッド ) RX-8 Hydrogen RE 2006 年 2 月国内リース販売開始 進化 2008 年からノルウエーの HyNor プロジェクトに参加し RX-8 Hydrogen RE を提供 2008 年 10 月海外走行開始 ジェネレーター Battery EV 2008 年 3 月 プレマシー ハイドロジェン RE ハイブリッドをリース販売開始 : - 性能 ( 出力 ): +40% 改善 (RX-8 HRE 比 ) - 航続距離 : 200km, 2 倍に改善 ( RX-8 HRE 比 ) Premacy Hydrogen RE HEV 9 10 マツダの水素自動車 燃料電池車の歴史 1993 HR-X2 (engine) 1993 MX-5 (engine) マツダの電動化技術開発の歴史 1991 HR-X (engine) 1992 FCEV Golf Cart 1995 Capella (engine) 2009 Premacy Hydrogen RE HEV 1997 Demio FCEV 2001 Premacy FC-EV 2003 RX-8 Hydrogen RE (engine) 電動化技術の蓄積 11 12 2
マツダの水素自動車 燃料電池車開発の歴史 CY 91 92 93 95 97 99 01 03 HR-X Golf cart Capella cargo Demio FCEV Demio FCEV Premacy RX-8 FC HR-X2 MX-5 HV HV FC-EV HYDROGEN RE Model 燃料電池車 ( 水素 電気変換 ) の電動車両 1997 年デミオ FC-EV 水素エンシ ン 燃料電池 公道走行 日本初 日本初 水素貯蔵法吸蔵合金吸蔵合金吸蔵合金吸蔵合金吸蔵合金吸蔵合金吸蔵合金メタノール改質 35MPa ガス 1995 年カペラカーゴ 1997 年燃料電池 2001 年プレマシー FC-EV 水素エンジン 燃料電池両方の技術を継続的に研究 13 14 1997 年デミオ FC-EV 2001 年プレマシー FC-EV マツダ内製燃料電池スタック バラード社製燃料電池スタック メタノール改質型 約 40cm CFRP 製ドア 4 つのスタックを直列に搭載 日本初の大臣認定取得 公道走行試験 15 16 ハイブリッド技術 トリビュートハイブリッド環境性能とZoom-Zoomの両立 2.3Lで3Lの走り PZEV 適合 フルハイブリッドシステム シリーズパラレル ( パワースプリット ) 方式 エンジン 動力分割機構 機械伝達 発電機 インバーターコンバーター ー Ford と共同で開発 US カリフォルニア州などで 電気伝達 2007 年 2 月から Ford と連携して米国で発売 約 50 台販売 17 18 3
プレマシーハイドロジェン RE ハイブリッド プレマシーハイドロジェン RE ハイブリッド 洞爺湖サミットへ車両提供 2008 年 3 月より 国内リース販売中 19 20 水素 RE ハイブリッド 水素 RE + シリーズ HEV マツダプレマシーハイドロジェン RE ハイブリッド マツダプレマシーハイドロジェン RE ハイブリッド 21 22 Advanced hydrogen RE hybrid system Hybrid system operation Advanced hydrogen RE hybrid system Battery Battery Generator Generator Motor Motor Launch: Drive by Motor 23 Drive: is synchronized with Motor power 24 4
Advanced hydrogen RE hybrid system 電動化技術の展開 Battery ジェネレーター Plug-in HEV フ ラク イン ハイフ リット Generator ジェネレーター Battery EV 電気自動車 Motor プレマシー水素 RE ハイブリッドのシステム 燃料電池 FCEV Deceleration: Regeneration 25 プレマシー水素 RE ハイブリッドにより電気デバイスの要素技術を開発 燃料電池自動車 26 プレマシーハイドロジェン RE ハイブリッド軽量化事例 ジェネレータ インバータ リフトゲートの樹脂化バックウインドウ ガラスの樹脂化 ジェネレータタイプ永久磁石同期 タイプ永久磁石同期 最大出力 110kw 最大トルク 350Nm PC 射出成形ハードコート ジェネレータインバータ 27 28 技術 1 巻線切替技術 技術 1 巻線切替技術 29 30 5
技術 1 巻線切替技術 電動車両におけるバッテリの役割 バッテリはエネルギー貯蔵だけでなくパワー発生の役割も担う バッテリ性能は 航続距離 加速 居住性など主要な価値を決める 一般的な ICE 車 EV の例 エネルギー貯蔵 ガソリンタンク バッテリ 動力発生 変速 エンジン トランスアクスル インバータ 動力伝達 駆動系 駆動系 31 32 Battery の仕様 バツテリタイプ電圧容量最大出力最大入力 Li-ion 346V 3.65Ah 40kw 25kw 今後の課題 エネルギーマネジメント 電池パック Li-ion 電池セル ( ラミネートタイプ ) 33 34 課題 : エネルギの流れと効率改善 電気エネルギ クルマが走る 冷却損失 伝達ロス 熱ロス 充放電劣化 空気抵抗 内部抵抗熱ロス理論仕事 正味仕事 正味仕事転がり抵抗 熱ロス 減磁 正味仕事 減速エネルギ ( 減速時の運動エネルギ ) エネルギ損失 抵抗 / 劣化 / 変換 発熱 損失低減 回生技術 効率改善 35 36 6