ワイヤーハーネスレスに現実味小さな半固体電池がクルマを大きく変える！
105℃対応車載用電池「EnerCera（エナセラ）」が与えるインパクト®

日本ガイシは 2021 年度上期に、105℃という高温条件での使用に耐えられるリチウムイオン二次電池「EnerCera（エナセラ）」Coin（コイン）の量産出荷を開始する予定だ。独自技術を用い、従来のリチウムイオン二次電池とは一線を画す構造の “ 半固体電池 ” であり、これまで不可能だった “ クルマに搭載できる電池 ” を実現した。この車載対応二次電池が切り開いていくだろう自動車の未来を紹介していこう。

小さなボタン型電池が、自動車の在り方を池の進化を求めていることは間違いないが、ウムイオン二次電池が対応できる温度は最高大型電池だけを求めているわけではない。ボで 60℃程度で、車載要件を満たすには遠く及

いま、自動車は、コネクテッド（Connected）、 タン電池クラスの “ 小さな電池 ” も、自動車のんでいなかった。車載要件を満たす高温動作大きく変えようとしている――。
自動 運 転（Autonomous ）、シェアリング

未来を実現する上で不可欠なテクノロジーと可能な二次電池が存在してこなかった故に、（Shared&Service）、電動化（Electric）といして、進化が要求されているのだ。

ワイヤーハーネスを完全に無くす “ ワイヤーう 4 つのメガトレンドの頭文字をとった「CASE」

小さな電池の進化で実現が期待される究

ハーネスレス ” は常識外の夢として語られるという言葉に代表されるように、100 年に 1 度極の未来が “ ワイヤーハーネスレス自動車 ”程度で、あまり注目されてこなかったと言えるの大きな変革期を迎えている。こうした大変革だ。ご存じの通り、燃費や電費を高めるためだろう。

期を迎えた自動車は、あらゆる面で進化を遂げに自動車の軽量化が進んでいるが、軽量化をしかし、これまでの常識を覆し、“ ワイヤーハーてその姿を一変させようとしている。その中で、阻害する要因としてワイヤーハーネスの重量ネスレス ” の実現により現実味を帯びさせる二自動車の進化を実現する新たなテクノロジーの増がある。自動車の機能増とともに搭載数が次電池が登場した。それが、EnerCera だ。

開発も活発化し、自動車の未来を切り開く新た増えてきた ECU 間を結ぶワイヤーハーネスなテクノロジーが次々に生まれている。その 1 つの本数が増え、自動車重量の大きな割合を占が、“ 半固体電池 ” と称される新型リチウムイオめるようになってきている。ECU の統合化や車載を可能にした全く新しい電池「EnerCera」とは通信の無線化などでワイヤーハーネスを減ら日本ガイシが開発した EnerCera は、それまン二次電池「EnerCera」（エナセラ）だ。

す取り組みが行われているものの、ワイヤーでのリチウムイオン二次電池と一線を画す、全ハーネスを完全に無くすことは不可能だ。なく新しい電池で、“ 半固体電池 ” とも呼ばれる。

ぜなら、ECU に電源を供給するためのワイ

一般的なリチウムイオン二次電池は、セラ自動車で “ 電池 ” といえば、電気自動車ヤーハーネスという存在があるためだ。電源

ミックスなどの電極活物質の粉末と導電助剤（EV）の走行用モーターを駆動するための供給用ワイヤーハーネスを無線化するには、および、それらを結着させる有機バインダーで“ 大型電池 ” をイメージする方が多いだろう。

マイクロ波給電などのワイヤレス給電技術や正極を構成する。そして正極と負極の間のセ自動車は、走行用モーターを駆動する大型電環境発電（エナジーハーベスト）といった技

パレーターとして電解液を用いる構造が一般

ワイヤーハーネスレス実現に必要な電池

日本ガイシの独自リチウムイオン二次電池「EnerCera」（エナセラ）

術とともに、ECU それぞれが電力をためてお的だ。この構造では、60℃を超えるような高く “ 電池 ” が必要になるわけだ。

温環境になると有機バインダーが電解液と反「ECU を駆動できる電池ぐらい、既にある応してしまい、電極活物質の粉末と導電助剤じゃないか」と思う方は多いかもしれない。だを固定する結着力が低下する。そのため、高が、実は ECU を駆動できる “ 実用的な電池 ”

温にさらすと、激しく電池性能が劣化し、場はこれまで存在しなかった。エンジンルーム外合によっては正極と負極のショートや発火をでも 105 ℃までの高温動作が要求される車起こすことになるわけだ。

載の要件を満たす二次電池が実用化レベル

これに対し EnerCera は、一般的なリチウになかったためだ。スマートフォンなどさまざムイオン二次電池とは正極の構造が全く異なまなモバイル機器に採用される一般的なリチる。「結晶配向セラミックス正極板」と呼ぶ 1

質を粉末にする必要も、導電助剤を使う必要もなく、厄介な有機バインダーを含まないリチウムイオン二次電池が実現できたのだ。
リチウムイオン／電子の通りがよいため

EnerCera は、低抵抗で、高エネルギー密度を実現しやすく、大電流放電にも対応しやすいといった特長を持つ。
なお、高温に強い次世代電池として、セパレーターに電解液ではなく固体電解質を使用した “ 全固体電池 ” の実用化が進められている。これに対し、EnerCera は、セパレーターに有機電解液を採用しており “ 全固体電池 ”ではない。ただ、EnerCera は、多孔質セラ
電子部品への動作温度要求と「EnerCera Coin」が対応する温度範囲ミックス（ポーラスセラミックス）に少量の有機電解液を染み込ませてセパレーターを構成枚のセラミックスの板だけで正極を構成。導の向きがバラバラだと、リチウムイオン／電子しているため外見上は “ 固体 ”。そのため “ 半電助剤、そして高温下で電解液と反応し、劣の動きを阻害する。そのため、電極活物質を固体電池 ” と呼ばれている。

化、発火を招く有機バインダーを一切使用し粉末状にして結晶の数を減らすとともに、リチていない。そのため、根本的に熱に強く、長ウムイオンや電子の伝導性を高める導電助剤上にあり、イオン伝導率など特性は液体電解寿命なのだ。

を有機バインダーで結着させる必要があった」

質に及ばず、エネルギー密度を高めることがという。

難しくなっている。EnerCera は、特性に優日本ガイシ執行役員でエレクトロニクス事

大和田氏は「固体電解質はまだまだ開発途

業本部 ADC 事業部長の大和田巌氏は「一般

これに対し、EnerCera が正極に使用するれる液体電解質を使用しているために、高エ的なリチウムイオン二次電池の正極に使用さ結晶配向セラミックス正極板は、その名の通ネルギー密度と高耐熱／高信頼性を両立しれる電極活物質は、多結晶で、それぞれの結り、多結晶セラミックスによる正極活物質なが晶の向きはバラバラ。リチウムイオン／電子ら結晶の向きがそろっているもの。極めてリチ

は、結晶の向きに従って動くため、結晶同士ウムイオン／電子の通りがよく、わざわざ活物「EnerCera」と一般的なリチウムイオン電池の構造／特長比較た電池として早期実用化を実現できた」と“ 半固体電池 ” こその利点を説明する。
次世代電池として大きな注目を集める全固体電池をもしのぐ性能を持つ EnerCera は、機能や、指紋センサー機能を追加して、セキュ源を持ち、無線通信で他の ECU とデータを2019 年に量産を開始。曲げ耐性があり厚さリティーを高めるといった対策だ。

やり取りしてきた。ただ、TPMS も、自動運0.45mm 以 下のパウチ型 製 品「EnerCera

当然、UWB や指紋センサーといった機能

転や ADAS（先進運転支援システム）の実現、Pouch」や、高耐熱性を生かしリフローハンダを追加するとスマートキーが消費する電力量進化に向けて、単にタイヤの空気圧だけを監実装対応のコイン型製品「EnerCera Coin」は増大する。スマートキーに搭載する一次電視するだけでなく、路面状態をセンシングするをラインアップし、スマートカード用途などで採池の大きさが同じままであれば、これまで数など新たな機能の搭載が不可欠になっている。

用実績を積んできた。そして、まもなく 2021

年おきだった電池交換頻度は、数カ月に 1 度

こうした進化版 TPMS、タイヤセンサーの実年度上期に、車載用電子部品信頼性規格程度と非実用的な水準に増える見込みだ。携

現にも、容量の大きな電池が必要になる。

「AEC-Q200 グレード 2」などで求められる動帯性が重視されるスマートキーでは電池サイ

タイヤセンサーについても、スペースや重量作温度範囲「− 40℃から＋ 105℃」を視野にズをこれ以上大きくすることが難しいため、ワに制約があり、一次電池の搭載量を増やすとい入れ、EnerCera Coin の量産出荷を始める。

イヤレス給電など手軽に充電できる技術と組うわけにはいかない。センサーが大型化してしいよいよ、EnerCera が自動車の未来を切り開み合わせ、小型二次電池の採用が検討されてまうと、タイヤに装着しにくくなり、振動などにくフェーズへと突入することになる。

いる。

も弱くなるためだ。こうした背景から、105℃

そこで、いくつか、EnerCera が切り開く

そうした中で、高エネルギー密度を有し、直であろう “ 自動車の未来 ” を紹介していこう。

接 基 板 実 装でき電 池 ホルダーが 不 要 な

対応と温度要件をクリアした EnerCera が期待を集めている。

リレーアタック対策
スマートキー

EnerCera Coin の採用検討が進んでいると

ただ、二次電池である EnerCera をタイヤいう。「使用頻度にもよるが、数カ月に 1 度程内で使用するためには、EnerCera を充電す

度の充電頻度のリレーアタック対策スマートる “ 発電 ” が必要になる。日本ガイシでは、既EnerCera が最も早く自動車の進化に貢献キーを実現できる見通し。EnerCera は、10に振動発電素子技術を持つ企業などと協業。

するであろう領域が「スマートキー」だ。厳

年使用しても 90％程度の蓄電容量を保てる電池と発電、給電を組み合わせた “ トータル

密にいえば、既に海外自動車メーカーのカー長寿命も特長で、電池交換不要のスマートソリューション ” を提案できる体制を構築。既ド型スマートキーで EnerCera Pouch が採キーを実現できるという点でも評価されていに数社のタイヤセンサーメーカーとともに実用されているので、進化への貢献が始まってる」（大和田氏）用化に向けた開発に着手しているという段階いる領域になる。

で、そう遠くない将来にタイヤ内に EnerCera

うに、薄型化、小型化が進むと同時に、多機進化版タイヤ空気圧監視システム（TPMS）能化が急速に進展しつつある。特に、昨今、社ワイヤーハーネスレス化、自律電源による動ECU用バックアップ電源会問題化している「リレーアタック」による盗作をいち早く実現している ECU といえるタイ

自動車の進化で欠かせない要素が “ 安全難を防止する機能の搭載が急務になっている。 ヤ 空 気 圧 監 視 シ ス テム（TPMS） で も、性 ” だ。安全性を高める 1 つの手段が冗長化

具体的には、自動車とキーの物理的な距離をであり、ECU の電源についても、そのことはスマートキーは、カード型スマートキーのよセンシングするための UWB（超広帯域無線）「EnerCera」と小型蓄電デバイスの特長比較

EnerCera は期待を集める電池だ。
これまで TPMS は、一次電池による自律電が搭載される日が来る見通しだ。

当てはまる。

「EnerCera Coin」の製品ラインアップ。125℃品の開発も進めている

2022年には125℃対応も――さらに広がるEnerCeraの可能性

ただ、これまで ECU の電源の冗長化は難わせたワイヤーハーネスレスの世界が待ち受しいものだった。先述の通り、自動車に搭載けるだろう。ECU は、まるで IoT エッジ端末

できる二次電池が存在しなかったためだ。そのように、それぞれが自律電源を持ち、ワイヤのため、セラミックコンデンサーなど容量の極レスでデータ通信する。未来のクルマは IoT

これまで不可能だった車載を可能にした二めて小さな電子部品レベルでの電源バックネットワークのようなシステムによって、走る次電池・EnerCera が実現するであろう自動アップ程度しか冗長化できなかった。

ようになるだろう。

車の未来のアプリケーション例の一部を紹介

105 ℃ 対 応 EnerCera により、こうしたそのためにはワイヤレス給電や環境発電技してきた。紹介した例以外にも EnerCera は

ECU のバックアップ電源の容量を桁違いに増術の進化が必要で、少々先の話になりそうだ

自動車のさまざまな進化に貢献することが期やすことが可能になる。これは、自動車の安が、「内装 ECU やヒューマンマシンインタ待されている。同時に、EnerCera 自体も進全設計を根底から変える可能性のある画期フェース（HMI）機器では分散電源への要求化を遂げ、さらに適用可能な領域を拡大して的なことだといえるだろう。

は高く、既に引き合いを得ている」（大和田氏）

いく見通しだ。既に AEC Q-200 のグレードとし、単なる夢物語ではない実現性のある未1 に相当する 125℃まで動作上限温度を高め来として捉えつつある。

た EnerCera の製品化のメドが立っており、よ例えば、急速に普及するドライブレコー
ダー。万が一の事故で電源を失った場合でも、これまでであれば、数秒程度のバックアッ

特に、強い引き合いがあるのが、電子回路り環 境 条 件 の厳しい領 域 にも使 用できるプ電源しか持てなかった。だが、EnerCeraを樹脂内に埋め込む「インモールドエレクトロ

EnerCera が 2022 年にも登場する見込みであれば、電源を喪失しても数分間にわたり、 ニクス」を活用した HMI システム用途だといだ。大和田氏は「さらに高い温度にも耐えら記録を続けることができるようになる。こうしれるように開発を進めていく。高い温度に対う。樹脂に埋め込んだ回路は、抵抗が高く弱たことは、あらゆる ECU に当てはまる。エンい電流しか流せない上、電源を長く引き回し応する技術を導入することにより常温でのエジン、オルタネーターが止まっても、しばらくてしまうと抵抗で電力を奪われ、IC などのデネルギー密度を高めることにもつながる。
ワイ

ドアロック解除や非常時の警報無線発信を動バイスを駆動する力も弱まってしまうというヤーハーネスレス化などの自動車の進化に、よ作させることにより、最悪の事態は避けられ課題を持つ。そのため、IC などのデバイスのり貢献できる電池を目指していく」と今後の開る。EnerCera は、クルマの安全性向上にもすぐ近傍に自律した電源を持つ必要がある。

発方針を語っている。

大きく貢献する見通しだ。

EnerCera は、樹脂への埋め込みに耐えられ

なお、日本ガイシでは、EnerCera の最新る耐熱性も有しており、インモールドエレクト情報やさまざまな応用例を紹介する特設サイ

ロニクス応用 HMI システムに欠かせない電池トを展開している。ぜひ、EnerCera に興味として有望視されているわけだ。のある方は訪れてほしい。

内装・HMI分散電源
EnerCera で ECU のバックアップ電源が実現された先には、マイクロ波給電などのワイ●エナセラ特設サイト

ヤレス給電や、環境発電などの技術と組み合

https://enercera.ngk-insulators.com/●お問い合わせ 日本ガイシ株式会社 エレクトロニクス事業本部 電子営業部〒 467-8530 名古屋市瑞穂区須田町 2-56

TEL：052-872-7935 e-mail：enercera-sales@ngk.co.jp※この冊子は、MONOist（https://monoist.atmarkit.co.jp/）に 2021 年 5 月に掲載されたコンテンツを再構成したものです。

https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/2105/24/news002.html

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