CHAdeMO 協議会第 32 回整備部会 1 トヨタにおける電動車普及活動への取組み 2019 年 2 月 8 日トヨタ自動車株式会社 EHV 電力変換ユニット設計部堀田幸司
2 I. 車両電動化の考え方 II. 車両電動化技術と取り組み III. 車両電動化の方向性
トヨタが目指す姿とは 3 持続可能な社会 新たな価値の創造力を強化 安全 安心 感動 ( ワクドキ ) 未来へ挑戦 を通じてトヨタを発展 持続的成長 環境 お客様の 笑顔 現在のトヨタ 年齢的成長 に向けた真の競争力強化 着実に足元を固める
ライフスタイルの変化やテクノロジーの革新 4 お客様のニーズは ますます多様化 社会や産業の姿は大きく変化 個人の欲求 / 社会要請 テクノロジーの革新 ライフスタイルの変化 知能化 環境問題 IoT 都市化 ロボティクス
自動車がお客様や社会から求められるものは 5 クルマをめぐる 100 年に一度の大変革 = 新たな価値を提供し事業を拡大するチャンス 電動化 もっといいクルマ ( 愛車 ) 情報化 知能化 戦略的にシフト
これからお客様に提供する新たな価値 6 電動化 情報化 知能化
CO2 排出量を削減していくには 7 車両電動化が必須 CO2
8 I. 車両電動化の考え方 II. 車両電動化技術と取り組み III. 車両電動化の方向性
電動車の先駆け : プリウス 9 40.8 km/l 32.6 km/l 28.0 km/l 29.6 km/l 初代プリウス (1997) 2 代目プリウス (2003) 3 代目プリウス (2009) 4 代目プリウス (2015) プリウスは各世代で燃費性能を向上
トヨタ HEV 販売実績とその CO2 抑制効果 10 累計販売台数 1,269 万台 (2018.9 末時点 ) HEV 累計販売台数は 1,200 万台達成! 同クラスガソリン車比較で CO 2 抑制効果は 累計で 9,700 万トン
プリウス PHEV 普及へのロードマップ 11 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 1 st Step デモ車 2 nd Step 3 rd Step 少量生産 量産販売 2 代目プリウス PHEV 日 米 欧のお客様から プラグインハイブリッド技術や車両性能に関する情報を頂き 更なる商品力の向上を図る
PHEV とは トヨタの PHEV 展開 ~ プラグインハイブリッド車とは ~ 12 Motor Engine Motor 市街地は 主に EV 走行 長距離 高速走行はハイブリッド走行 家庭用電源エネルギー エンジン モーター バッテリー 燃料タンク 電気エネルギーのより新しい活用法として期待ができる
13 I. 車両電動化の考え方 II. 車両電動化技術と取り組み III. 車両電動化の方向性
車両電動化の課題 14 HEV PHEV BEV FCEV 環境対応の解になるか? もっといい車になるか? 航続距離 充電時間 / インフラ 車両価格 事業は成立するか? コスト 本来の電動車である PHEV と BEV の普及がカギ 電動車普及の課題は何か?
車両電動化の課題 15 HEV PHEV BEV FCEV 環境対応の解になるか? もっといい車になるか? 航続距離 充電時間 / インフラ 車両価格 事業は成立するか? コスト 本来の電動車である PHEV と BEV の普及がカギ 電動車普及の課題は何か?
車両電動化の課題 16 HEV PHEV BEV FCEV 環境対応の解になるか? もっといい車になるか? 航続距離 充電時間 / インフラ 車両価格 事業は成立するか? コスト 本来の電動車である PHEV と BEV の普及がカギ 電動車普及の課題は何か?
車両電動化の課題 17 HEV PHEV BEV FCEV 環境対応の解になるか? もっといい車になるか? 航続距離 充電時間 / インフラ 車両価格??? 事業は成立するか? コスト??? 本来の電動車である PHEV と BEV の普及がカギ 電動車普及の課題は何か?
もっといいクルマを目指して 18 電動車特有の課題 コスト ( 電池コスト ) 充電の利便性 航続距離 ( 電欠 )
EV 航続距離 * コスト (PHEV40 vs BEV300) 19 前提条件セルコスト :BNEF 試算値その他コスト : トヨタ試算値 70,000 電池セルコスト :200 [$/kwh] (2017 Top) 70,000 電池セルコスト :100 [$/kwh] (2030 top ( 予測 )) 60,000 電池 60,000 電池 車両コスト 50,000 40,000 30,000 その他 エンシ ン排気系 車両コスト 50,000 40,000 30,000 その他 エンシ ン排気系 20,000 20,000 10,000-40 300 HEV PHEV 40mile BEV 300mile HV PHV [mile] EV [mile] 10,000-40 300 HEV PHEV 40mile BEV 300mile HV PHV [mile] EV [mile] BEV は良い環境性能を持つ一方 コストは高い
BEV は大容量電池を搭載 20 HEV BEV プリウス 0.75kWh < 電池容量 > BEV( 例 ) 40kWh
トヨタの電池開発の取り組み 21 1925 年佐吉電池公募 1939 年蓄電池研究所設立 1997 年初代プリウス発売 ( ニッケル水素 ) 2003 年リチウムイオン電池実用化 豊田佐吉 理想の蓄電装置 高密度 無放電 急速蓄電 低抵抗で 簡易構造 高耐久性 2020 年代全固体電池実用化 金属空気電池など 創業期から重要性を認識 こだわりをもって開発
佐吉電池目標 次世代電池の開発 22 高出力 全固体電池 出力密度 (W/L) 現状リチウムイオン電池 ( 研究 ) ( 高容量型 ) 革新電池 目標 ( 金属空気電池等 ) 0 エネルギー密度 (Wh/L) 電動車普及のキーとなる次世代電池を開発 長 EV 航続距離
BEV の課題解決に向けて 23 両社の強みを活かして グローバルに戦える電池 を開発 生産 業界ナンバーワンの車載用角形電池の実現と安定供給 トヨタのみならず広く自動車メーカーの電動車普及に貢献
充電時間 充電効率 24 30 充電時間 ( 充電効率含 ) 27hr 100 充電効率 ( トヨタ試算値 ) 充電時間 [hr] 25 20 15 10 14hr 9hr 440mi 充電効率 [%] 80 60 40 5 0 23min 1 2 100 200 300 400 500 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 EV レンジ [mile] 充電電力 [kw] 350kW でもガソリン車の利便性に及ばず 充電時の損失も大幅に悪化
ビッグデータによる検証 25 トヨタビッグデータ ( 各トリップ終了時の駐車場所 ) 車両 台数 期間 プリウス PHEV (2012MY) 2,187 台 2012~2017 ( 約 5 年間 ) PHEV, BEV の市場受容性をプリウス PHEV の市場データを用いて検証
車両電動化の課題 ~ 充電の利便性 ~ ビッグデータによる試算 前提 : (1) 普通充電 ; (2) 主の駐車場所 ; (3) 駐車時間に応じる ( 頻度 ) 26 100 電欠回数別の車両割合 車両割合 [%] 80 60 40 20 0 0 100 200 300 EV レンジ [mile] 0 ( 回 / 年 ) 20% 一度も電欠しない EV は約 20% 主の駐車場所で EV 航続距離 300mile の BEV を普通充電する事で お客様の 20% を電池切れから防げる
車両電動化の課題 ~ 充電の利便性 ~ ビッグデータによる試算前提 : (1) 普通充電 ; (2) 主の駐車場所 ; (3) 駐車時間に応じる ( 頻度 ) 27 車両割合 [%] 100 80 60 40 20 0 電欠回数別の車両割合 1 以上 ( 回 / 年 ) 0~1 ( 回 / 年 ) 0 ( 回 / 年 ) 0 100 200 300 EV レンジ [mile] 60% 20% 1 回 / 年の電欠を防ぐ事が 出来れば 60% に向上 一度も電欠しない BEV は約 20% お客様の利便性を保証するために必要なのは (1) 主の駐車場所での普通充電 (2) 緊急用の急速充電 (3) コネクテッド技術
もっといいクルマを目指して 28 電動車特有の課題 コスト 充電の利便性 航続距離 電池の革新 コネクテッド技術 電動車の魅力創出のために 自動充電 = 自動電力供給 応答性の良い走り
PHEV/BEV 充電の利便性 29 非接触充電システムにより自動充電が可能 電源供給器 整流器 バッテリー 2 次コイル 磁気共鳴 1 次コイル 自動充電システム ( 非接触 ) により PHEV/BEV の利便性が向上
モータースポーツからのフィードバック 30 WEC ( 世界耐久選手権 ) GR Super Sport Concept (concept car) スーパー GT (GT300) モータースポーツでの経験と技術を量産車開発に活かす
車両電動化の課題 ~ 各国の発電 CO2~ 31 各国の発電 CO2 ( 含トヨタ見積り ) 発電 CO2 原単位 [gco2/kwh] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 China America Japan Canada India Norway Germany France 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Year 発電時の CO2 排出量は発電ミックスに依存し 各地域毎に削減シナリオが異なる
Well to Wheel CO2 32 年間排出 CO2 CO2: 800g/kWh( インド ) CO2: 400g/kWh( 米国 ) CO2: 150g/kWh( カナダ ) CO2( カ ス ) CO2( 電気 l) CO2( カ ス ) CO2( 電気 ) CO2( カ ス ) CO2( 電気 ) 3,000 3,000 3,000 年間排出 CO2 [kg] 2,500 2,000 1,500 1,000 500 2,500 2,000 1,500 1,000 500 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 コンヘ HEV PHEV 40mi BEV 300mi 0 コンヘ HEV PHEV 40mi BEV 300mi 0 コンヘ HEV PHEV 40mi BEV 300mi 最適な電動車は地域によって異なる
地域毎の電動化推進の主な狙い 33 CO2 削減 都市部大気汚染 電動化推進の主な狙いは地域毎に様々 電動車産業育成 エネルギセキュリティ 車両電動化の狙いは地域毎に異なり 地域に合った電動車が存在
車両電動化のコア技術 34 Motor Engine HEV PCU(Inverter) Charging PHEV Battery H 2 Fuel Cell Hydrogen Tank H 2 BEV FCEV O 2
両サイ移動距離 ( 普及イメージ ) FCEV 領域 HEV/PHEV 領域路線バス乗用車 BEV 領域 HEV 大型トラック FCEV (BUS) ズこれまでの 電動車の棲み分け 小型宅配車両 BEV 近距離用途 パーソナルモビリティ PHEV FCEV 宅配トラック 35 BEV: 近距離用途 HEV PHEV: 乗用車全般 FCEV: 中距離用途
求められるクルマのニーズを決めるのは 36 お客様 と 市場 電動車商品の選択肢は 1 つではない
両サイ移動距離 ( 普及イメージ ) FCEV 領域 HEV/PHEV 領域 Route 路線バス buses Passenger 乗用車 cars BEV 領域 HEV Full-size 大型トラック trucks FCEV (BUS) ズこれからの電動車の棲み分け Small homedelivery 小型宅配者 vehicles Shortdistance 近距離用途 use BEV FCEV PHEV Personal パーソナルモビリティ mobility Delivery 宅配トラック trucks 37 HEV PHEV BEV FCEV ともますます多様化が必要
BEV の多様化 38 軽からトラックまで 多様な用途 中 大型車 高級車 小型車 パーソナルモビリティ 商用 乗用 バス トラック 軽自動車 MaaS
FCEV の多様化 39 2020 年代に乗用車 商用車の商品ラインアップを拡充 2014 年 MIRAI 乗用車 商用車 産業用
HEV の多様化 40 スポーツ トラック 加速性能 THS プリウス パワー 新興国 燃費 コスト 走りの追求 High-end HEVs アフォーダブル ラグジュアリー
車両電動化のマイルストーン 41 電動車比率 :50% 以上 ZEV(BEV,FCEV):10% 以上 2030 年電動車比率 :50% 以上 BEV FCEV 比率 :10% 以上 2050 年 CO2 ゼロチャレンジ HEV エンジン車 1997 年世界初量産 HEV 2014 年 FCEV 2020 年 ~ BEV の本格展開 ~2025 年頃全車種に電動グレード設定 PHEV FCEV BEV 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
TODAY for TOMORROW 42