自動車の明るい未来
明るい 事故を起こさない自動車

電気で安⼼!？
⾃動⾞の未来名古屋⼤学⼤学院⼯学研究科電⼦情報システム専攻
准教授 道⽊ 慎⼆

日本ロボット学会誌2009年1月号表紙より

 自動車のロボット化
国土交通省 第4期ASV推進パンフレットより自動車の暗い未来
暗い

自動車が引き起こすエネルギー問題

 エネルギー問題

 増加する運輸部門のエネルギー消費の割合

 石油の枯渇

環境問題

産業部門はオイルショック以降，省エネが定着

 温室効果ガスによる地球温暖化

民生・運輸部門は右肩上がり！

省エネルギー便覧2004年度版(省エネルギーセンター刊)より抜粋

自動車が引き起こすエネルギー問題

自動車が引き起こす環境問題

 輸送量に対して著しく多いエネルギー消費量

 二酸化炭素排出量の2割が運輸部門
 運輸部門の88%が自動車部門

鉄道
26．8%の輸送量を3.3%のエネルギーで乗用車67%の輸送量を90.4%のエネルギーで旅客部門 ～省エネルギー便覧2004年度版(省エネルギーセンター刊)より抜粋

1

2050年 自動車社会に求められること

エコカーの種類
代替燃料の採用

CO2排出量を70%(1990年比）削減するためには，
運輸旅客部門で80%，運輸貨物部門で50%(2000年比）のエネルギー需要の削減が必要 公共交通機関（鉄道・LRT・バス）へのモーダルシフトの促進 エコカーの開発・普及促進⇒エコカーの普及次第では，個⼈で⾃動⾞を持てない社会の可能性も！

電気の利用

燃料電池
天然ガス自動車
電気自動車（電気）自動車
LPG(液化石油ガス）（EV)（FCEV)
自動車
バイオ燃料
ハイブリッド(メタノール燃料)
電気自動車
自動車
（HEV)

 「燃料を石油から代替燃料に変更する」のか，「電気を利用する」のか

環境省 「低炭素社会の実現に向けた脱温暖化 2050プロジェクト」
報告書「2050日本低炭素社会シナリオ：温室効果ガス70%削減可能性検討」より

代替燃料によるエコカーの仕組み
燃料•バイオエタノール
•天然ガス
•LPG

燃料タンク



「燃料をエンジンで燃やし力を得る」という基本的な仕組みは ガソリン車と同じ



効率もほぼ同程度

電気なエコカーの仕組み(電気自動車：EV）
電気電池

燃料の種類に合わせたエンジン
 燃料の製造・供給体制が課題


排ガス損失エンジン(内燃機関）

損失

力（2力（2，3割）



水素
水素タンク

電池

水モータ
＋
インバータ

力（8力（8割,９割）

電気なエコカーの仕組み（燃料電池自動車：FCEV）



基本的な仕組みは，充電式電池で走るミニ四駆と同じ 電気自動車自体は高効率であり，排ガスを一切出さない 電気代はガソリン代の1/10程度


電池の価格や容量に課題

電気なエコカーの仕組み（ハイブリッド電気自動車：HEV）

基本は電気自動車
燃料電池で水素から直接発電，排出は水のみ

エンジンとモータ，複数の動力源を持ち，良い点を併せ持つ
 エンジンを発電にも利用(車の中で燃料⇒電気）するのでバッテリは少量


燃料燃料電池が高価
水素の貯蔵・供給に課題

燃料タンク

電池

排ガス

燃料電池

モータ
＋
インバータ

エンジン
(内燃機関）

モータ＋インバータ



複数の動力源を持つため，複雑な仕組み

2電気なエコカーの仕組み(まとめ：ｘEV)

燃料電気

燃料
タンク

電池？
エンジン(内燃機関）

電気なエコカーはどうしてエコなのか～エンジンは怠けもの?!～

基本はEV

燃料

 電池・インバータ・モータを

電気で走行している限り，自動車からは排ガスは出ない



排ガスを出すエンジンは必要な時以外停止



エンジンを動かす時も，排ガスがきれいな特定の動作点で動作可

持ち，モータで走行

性能の不足を「何か」（代替燃料やエンジン，燃料電池）の併用で対応

モータ

 「何か」は技術進歩やエネル＋

ギー事情に合わせて柔軟に対応可能

インバータ

電気なエコカーはどうしてエコなのか～エンジンは発電所?!～
エンジンは速度や力で効率エンジンが著しく低下



モータは速度や力によらず
モータ
高効率

燃料
タンク

電池
排ガス

排ガス

モータ
＋インバータエンジン(内燃機関）

電気なエコカーはどうしてエコなのか～ブレーキを踏むと発電?!～
燃料

力



モータ＝ブレーキ=発電機
 減速時，「勢い」で発電し，電気としてバッテリに蓄積（回生回生）
燃料タンク

HEVでは，エンジンは最高効率点で発電中心，走行はモータ主体に電池

 モータがない場合，「勢い」は機械式ブレーキで熱として廃棄
エンジン(内燃機関）

発電機＋インバータブレーキ
速度 FED・EVサロン 資料 2004.1.30から抜粋

電気はエコカーのキーテクノロジ


基本はEV

様々なエネルギーへの対応～プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV)～ モータ自体は排ガスを出さず

高効率
燃料

電気

燃料タンク

電池

？

モータ

エンジン
(内燃機関）＋

インバータ

 エンジンを必要最小限，高効

燃料率の条件だけで利用可 ブレーキ時に「勢い」を電気として回収可能

性能の不足を「何か」（代替燃料やエンジン，燃料電池）の併用で対応
 「何か」は技術進歩やエネルギー事情に合わせて柔軟に対応可能<電気

直接電池に充電可能なHEV

深夜電力を用い家庭で充電
短距離はEVとして走行


燃料タンク

電池

長距離など電気が不足する時，エンジンで燃料を燃やし，HEVとして走行

排ガス

エンジン
(内燃機関）

モータ
＋

インバータ

電池やモータの性能向上の先にはEVが3じゃ，電気で安心？

電気はどうやって手に入れる？
エネルギー

 電気の消費量が増えると思うけど，電気はどうやって用意するの？

燃料

電気

燃料タンク

電池

 電池の性能や値段が問題って聞いたけど．．

⇒上手に使うだけ


排ガス

エンジン
(内燃機関）

水力
風力

HEV

火力

モータ
＋インバータ＋電池

PHEV

太陽光
電気

原子力
水素

EV
FCEV

•CO2排出量やエネルギー効率は，「エネルギー源から車」までで評価する必要⇒発電方法によってはxEVはエコでなくなるかも！

80
60
40

2000年
内燃機関



供給電力の発電方法に大きく依存「再生可能エネルギ」，「原子力」との組合せがカギ

2050年
目標値

20

FCEV

ガソリン車

2050年までのCO2削減(燃費向上）のポテンシャル

PHEV

内燃機関

EV

天然ガス車

ガソリン

⇒走行時に消費するエネルギーをどうやって得るのかを考える必要

インバータ

（％）
100

バイオ燃料車

天然ガス＋

燃料なり電気なり，エネルギーを供給する必要発電方法と電気なエコカーのエコ度

HEV

バイオ燃料技術

内燃機関

エコカー

CO2排出量比（Well to Wheel)

エネルギー源モータ

再生可能エネルギー
・原子力利用時

エネルギーの流れとエコカー

EVやHEVにしても， エネルギーがわいてくるわけではない

日経Automotive Technology 2007年7月号 P75 図2を参考に道木先生が作成

電池の性能と自動車の性能
加速性能（どれだけエネルギーが出入れできるか）

リチウムイオン電池の理論限界•現在のハイブリッド車はニッケル水素電池，先日，発表の電気自動車，携帯電話やノートPC等はリチウムイオン電池を使用•現在最も高性能なリチウムイオン電池の理論限界をもってしても，ガソリン車並みの航続距離は難しい

ニッケル水素電池

電池よりも充電設備?!
～バケツ（電池）に水(電気）を入れる～
 急速充電器
 15分でEVの電池の80% 専用の充電器
 数百万

 簡易充電器
 1時間で10Km分（PHEVなら一晩で満充電） 家庭用コンセントで充電可 数万（ｘEVに装備済）

航続距離(どれだけエネルギーが蓄えられるか）

NEDO Webページ http://app2.infoc.nedo.go.jp/kaisetsu/fue/fue03/p01.html#elmtop より⇒電池の性能以前に充電設備（水道管の太さ）の制約が大きい
http://www.asahi.com/eco/ecocar/TKY200906020257.html（上段の写真）
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20070725/136772/（下段の写真）

4

自動車の運用方法を考えてみる～ちょこちょこ充電，ちょこちょこ走行～

町中（コンビニ，コインパーキング，ショッピングセンター）に自由に使えるコンセントで充電

まとめ～電気で大丈夫？自動車の未来～

電気がエコカーのキーテクノロジ

本当にエコになるかは，発電方法次第

 電気なくしてエコカーはあり得ない 「エネルギー源を何に求めるか」への社会合意の形成が必要

 １００Vのコンセント の場合，１時間・約１０キロ分の電気代は ２０円程度

収納式集電装置

 バス停で停車中(約一分），次のバス停までの電気を充電して走るバス 電池（実際はコンデンサ）は小さくてよい

当面ガソリン自動車に匹敵する航続距離のEVはむつかしい 新しい電池技術の必要性
 運用方法への発想の転換の必要性

上海の電気バス


技術的には，多様なエネルギー源に対応可能なプラグインハ
イブリッド電気自動車が当面の本命

 架線はバス停だけでよい
http://blogs.yahoo.co.jp/junqawai/36805327.htmlから
動画はhttp://www.youtube.com/watch?v=MGglEyaMNXg&feature=player_embedded

http://www.ahead-magazine.com/articles/72̲special̲4.html（上段の写真）

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