燃料電池電気自動車の開発と特許（株）本田技術研究所

守谷 隆史

抄録
本稿では、Honda における燃料電池電気自動車（FCEV）開発の歴史と現状について解説する。背景としての社会認識を前提とした時、水素と FCEV は将来の持続可能な社会において重要であり、長年に渡って開発を行ってきている。本稿では、燃料電池開発の歴史、特長、構造を概説すると共に、これまでの技術開発のポイントや将来に向けて継続的な技術開発の方向性を示している。特に、特許取得という観点から見た場合に、どの様な考え方で開発とリンクしているかを概説している。

はじめにすることが可能であるという特徴を有する。所謂、燃料に求められる 3E ＋ S（Efficiency, Economy, Environment ＋

現在、自動車会社の直面する課題として、1970 年代よSafety）に対してその可能性は非常に高い。 この中ではり顕在化した、マスキー法に代表される排出ガスのクリー

Economy に対しての道筋を示す事と、安全に対する啓蒙

ン化に続き、2000 年頃より国際気候変動パネル（IPCC :を進める事が重要である。Honda の考える燃料電池電気

International Panel of Climate Change）によって指摘され自動車開発の意義と位置付けを図 1 に示す。

て来た地球温暖化対応として CO2 排出量の削減、最終的

燃料電池の歴史に化石燃料の可採資源量によって影響を受ける燃料の高騰に対応する代替燃料への移行が挙げられる。燃料電池は、
これら 3 つの大きな課題を同時に解決出来る技術として期

燃料電池は、1837 年にグローブ卿がその原理を発明し待されており、多くの企業で研究開発が行われている。同たが、その後産業分野の研究開発として注目されたのは、時に、燃料電池の普及に向けては、燃料となる水素の導入

1960 年代の米国の宇宙開発におけるジェミニ計画で取りが必要であり、代替燃料として導入が期待されている。

上 げ ら れ て か ら で あ る。 ジ ェ ミ ニ で は PEFC（Polymer

本年 4 月には、日本の「エネルギー基本計画」の見直し

Electrode Fuel Cell）を採用したが、その後のアポロ計画

が閣議決定され、この中では水素社会の実現に向けての取ではアルカリ型（AFC : Alkaline Fuel Cell）が採用された。

り組みの考え方が提示されている。水素は、同時にエネル

1967 年には自動車への搭載という観点で General Motors

ギーセキュリティー上の観点も重要であり、その観点から

社がバンに PEFC を搭載したが、まだまだ大きく、重いも見ても 2 次キャリアとして様々な 1 次エネルギーから変換のであり、自動車用のパワープラントとしては更なる小型、軽量化がなされないと難しいことが示された。日本においてもほぼ同時期に、ダイハツがヒドラジンを用いた燃料電池を軽トラックの荷台に搭載したが、やはり大きく重いという状況であった。
燃料電池の飛躍的な進化は、1980 年代後半にダウ社の開発した固体高分子膜と、触媒担持法としてコロイド法が開発されたことでもたらされた。実際に 1990 年始めには、
カナダの Ballard 社の創業者である Jeffley Ballard がこの技術を用いた高出力の燃料電池スタックを開発し、バスに搭載して実証試験を実施した。その当時の燃料電池スタックの出力密度はまだまだ低いものであったが、以前のレベルと比較すると桁違いの小型， 軽量化を図る事ができた。
Ballard 社は、当時の技術をベースに多くの特許を取得し、

図１ 燃料電池電気自動車開発の意義

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所謂基本特許と言われる様な非常に権利範囲の広い特許を

部品を高温に維持するだけでも効率に課題があり、多くの多く取得することが出来た。当時の燃料電池開発は主に、場合は温度による性能差が大きいものが多い。その点 PEFC

リン酸型の 100kW から 200kW クラスの開発が主体であはサブゼロ条件から 80℃程度の間で緩やかに性能が変化す

り、車載用の技術は実現困難に思われていたのが実情でる特徴を有しており、自動車の要求に合致している。

あった。

AFC は非常に高い性能を持っているが、純度の影響を強Ballard 社 の 進 化 を 目 の 当 た り に し、Daimler 社 はく受けるという特徴があり、その意味では液体水素、液体

Ballard 社と共同開発を行うことで NeCar と呼ばれる燃料

酸素を利用出来る宇宙用に適している。MCFC は作動温度

電池電気自動車（FCV）に燃料電池システムを搭載し、世650℃程度であり、SOFC は更に高温で作動する。最近はに発表した。この当時の NeCar2 はミニバンの後部スペー

SOFC の作動温度を下げる開発が進んで来ているが、それスに燃料電池システムと水素タンクを搭載し、人は運転席でも 650℃程度である。共に大出力の発電装置を目指してと助手席の 2 名しか乗る事が出来なかったが、その進化のおり、高温の廃熱からコンバインドサイクルを組み合わせ

スピードに驚き、多くの自動車会社がこの辺りから開発をる事で更なる高効率を目指す事が出来る。SOFC は家庭用本格化し始めたという状況であった。 弊社も 2002 年にの小出力の開発も加速しており、特にエネファーム用としリース販売を開始した FCX は、Ballard 社のスタックを搭ての開発及び設置が始まっている。小型の特徴としては、載しており、当時色々な面でお付き合いをしていた。当時

SOFC の課題である線膨張係数の違いによる影響を最小限を振り返ると、確かに当時の実力では Ballard 社に一日のにする事が出来る。また、定置型としては出力変動も限ら長があったが、実際に Ballard 社のメンバーは当時、「自動れており耐久的には有利である。現在のエネファームは

車会社は心臓部をどうしても自らが作る事にこだわりがあPEFC が中心であるが、今後 SOFC との技術比較の上でどり、確かに Ballard 社は強い特許が沢山あるものの、実際ちらが主流となるかは興味深いところである。

に普及，拡大する時期が訪れるには時間がかかることか

ここで PEFC の基本原理と構造の概要を説明する。PEFCら、 そ の 時 に は 自 動 車 会 社 は 自 ら の 技 術 蓄 積 を 含 めの基本原理は、水素と空気中の酸素を反応させ、水を生成

Ballard 社を追い抜く事になるだろう」と言っていたが、結するという反応が基本である。一般的に水の電気分解の逆局、言った通りの結果になったと感じている。

反応というものである。水の電気分解は、中学校時代に水に触媒を通して電気を流すことで、水素と酸素が発生する

燃料電池の種類という実験をした経験があると思うが、逆の反応を行うことで電気が発生することは理解し易いと思われる。燃料電

燃料電池は大きく分けて 5 種類に分けられる。現時点車

池スタックはこの反応を起こさせるユニットとして、セル載用として研究開発を行っている PEFC や、実際の定置型と呼ばれる高分子膜、電極、ガス拡散層（一般的にカーボのビジネスとして、100kW 級のビジネスを展開していた

ンペーパー（紙）やカーボンクロス（布）等）、ガスや冷媒

PAFC 技術、それと高温タイプに分類される溶融炭酸塩型を流す流路を構成するセパレータを積層する構成になって燃料電池（MCFC Molten Carbonate Fuel Cell）、固体酸化おり、自動車用の場合、その厚みは非常に薄いものとな

物型燃料電池（SOFC : Solid Oxide Fuel Cell），宇宙開発でる。モータに要求される電圧を確保するためには、このセ利用されているアルカリ型燃料電池（AFC : Alkaline Fuel

ルを数百枚積層する必要があり、車両搭載する場合は直列

Cell）の 5 種類である。
（表 1）に積層して 500 〜 600mm 程度の全長に収めなければならそれぞれに特徴があるが、自動車用としては PEFC が最ない。構造としては、全てのセルは水素、空気のガスと、も適している。理由としては、そのスタックの出力密度の冷却のための冷媒が流れることから、全ての流路を確実に高さと、作動温度領域が自動車の作動領域として適していシールする必要がある。例えば、最も漏れやすい気体である点が挙げられる。特に作動温度に関しては、他の燃料電る水素を総延長 1km あるシールラインで漏らさない様な池が高温作動タイプであり、その意味ではスタックという構造にする必要がある等、構造設計が非常に重要となって

表1タイプ

固体高分子型

燃料電池の種類

リン酸型

アルカリ型

溶融炭酸塩型

固体電解質型

PEMFC

PAFC

AFC

MCFC

SOFC

電解質

高分子膜

リン酸水溶液水酸化カリウム

溶融炭酸塩

ジルコニア

作動温度

常温～100℃

200℃

常温～100℃

650℃

700℃〜

用途

自動車用
小型定置発電100 〜 200kW
レベルの中規模定置発電

宇宙開発（純水素、
純酸素発電）

大型発電装置

小型定置発電大型発電装置2014.9.5. no.274

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2H2＋O2水素

2H2O+電気＋熱

Stack

数百枚積層

酸素

電極

（白金）

電解液

（希硫酸等）

O2
酸素

H2
水素
イオン交換膜電極層
拡散層

セパレーター

E
電子

空気
冷媒

H2O
水

水素

MEA

セル

図2

燃料電池の原理とスタックの構造

くる。基本原理と構造の概要を図 2 に示す。

ドしており、将来の産業競争力の観点から見て価値が高い

自動車用途の例を示したが、定置型とはその要求性能がと考えている。

異なる事から、異なる特徴を有する。特に大きく異なるのが要求される耐久性とサイズである。耐久性としては、定CN

置型は、変動は少ないものの 10 年間をフルにカバーしよEPうとすると 9 万時間以上の耐久性が求められ、自動車用は走行距離から換算すると 5,000 時間程度で許容される。但USP

し、自動車用はその作動範囲と過渡特性に大きな特徴があJPり、要求される時間は短いものの耐久に与える影響は非常に多くの要素が加味されることになる。サイズとしての要
求は、自動車に搭載する為には小型軽量化が強く求めら

図 3 日米欧中における FC に関する特許出願件数（2000 年以降出願）れ、同時に衝突や振動といった特殊な要件も満足することが要求される。単なる小型化という観点以上の要件が求め

燃料電池システムられる事になる。
技術的には、自動車用としては上記の様な様々な要求を満足するためにセパレータの材質としてステンレス系が選

燃料電池発電は、最も重要な部品であるスタックにいか択されることになる。逆に、定置型はむしろ大きさよりもにガスを供給し、いかに冷却し、生成された水をいかに排性能上の要求から、深い流路が成形可能なカーボン系が選出するかという作動条件を制御することが求められる。燃択されるといった違いがある。 また、BOP（Balance Of

料電池という名称であるが、スタックは水素と酸素の反応

Plant）と呼ばれる発電システムに必要な部品類について器であり、それ自体は変化しない。所謂一般的な電池は、も、過渡特性と幅広いターンダウンレシオを要求する自動

電気を充電する時と、放電する時に内部の電極材料が変化

車用と、一定発電（何段階かの出力変化はあるであろうが）する特徴を有しており、それ故、蓄えた電気が消費されるを要求する定置型では自ずと要求性能が大きく異なる。自とそれ以上の電気を供給できなくなる。つまり、燃料電池

動車用途の要求としては、環境性能（低温から高温迄）、はガスを供給し続ければいつまでも発電できるという違い

振動条件、NV 性能、小型化等の様々なものが要求される。

があり、その意味では電池という言い方をされてはいるも

これらの部品は世の中の技術として擦り合わせ技術ではあのの、正確には電気化学エンジンといった方が正しいかもるものの、非常に高いレベルでのバランスを求められる。

知れない。所謂内燃機関のエンジンも、燃料と空気を混合

日本の産業は、燃料電池スタックを含め、これらの部品をして燃焼室に供給し、燃焼させることで出力を得ているが、開発していく上で高いポテンシャルを有しており、新たなその際に燃料を供給し続ければいつまでも出力を出し続け知見を生み出し続けている。その結果として、現在燃料電ることが可能であり、エンジンそのものは何も変化しない。

池領域での特許出願数は、世界的に見て日本が大きくリーしたがって、燃料電池システムには内燃機関同様に、作

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燃料電池
スタック

ＰＣＵ

︵モーターコ ン ト ロ ー ラ ー ︶

ラジエター

モーター

排気

燃料電池
スタック

バッテリー
or
キャパシター

エアーフィルター

図4

水素循環
装置

エアー
コンプレッサー

水素貯蔵
タンク・
高圧水素
タンク

タンク
バルブ

燃料電池システム概念図

コンプレッサー、
インタークーラー等

燃料
供給系

タンク、調圧装置、循環ポンプ等

加湿系

加湿装置

冷却系

ポンプ、
ラジエター等

エネルギー
ストレージ

バッテリー、
キャパシター等

駆動モー
ター系

駆動用
モーター

コント
ロール系

PCU、
ECU 等

FCV

圧力
調整弁

加湿装置

空気
供給系

図5

燃料電池システム部品構成

動条件を満足させる燃料供給、冷却制御等が必要であり、を継続しつつ、車載用としては Ballard 社製のスタックを利これらの技術は内燃機関で必要とされる技術であり、その用して FCV 開発を行った。この意図としては、車両用の燃部品も非常に類似している。開発に必要な専門性として、

料電池はシステム開発が非常に重要であり、コンポーネン

化学系の技術者が中心になるといった印象をもたれる場合

トの開発と同時に、車両としての制御技術の開発を加速すがあるが、実際は制御をするための部品開発、制御開発がることが競争力確保の上で非常に重要であると考えてい80% 以上必要であり、その意味では内燃機関の開発に必た。スタックだけでなくシステム領域を早めに押さえる事

要な専門性を持った技術者が必要とされる。つまり、燃料は重要なポイントであった。当時は、燃料としてメタノー

電池システム開発においては、内燃機関と同様のサプライ

ル改質、ガソリン改質、純水素貯蔵と様々な燃料が検討さチェーンが必要であり、内燃機関とほぼ同じ領域のサプラれた。Honda でもこれらの改質装置の開発を行ったが、液イヤーが必要となる。この点も自動車会社が将来に向けて

体燃料のエネルギー密度は魅力的なものの、車載での改質開発を積極的に行う理由である。

では燃料となる水素ガスの供給に対する時定数が遅く、ま

図 4，5に自動車用のシステムの概念図と、系統図を示す。

た、触媒反応を保つ為に高温に保つ事、最大の課題として起動時間が長過ぎる事等の非常に困難な課題に直面した。
結局、2001 年に純水素貯蔵を他社に先駆けて決断し、そHonda における燃料電池電気自動車開発の歴史の際の貯蔵技術としては、最も技術的に課題の少ない高圧貯蔵とすることとした。この判断には、当時高圧のガス貯

Honda は、1980 年代後半から燃料電池電気自動車（FCV）

蔵技術として CNG 自動車の開発による知見を有していたこの開発に取り組んできた。最初は自動車搭載というよりも、とが大きく寄与した。また、試作車は早めに市場での走行

基礎研究的な取り組みであり、果たして燃料電池は車載可を行う事で、様々な知見を得られると考えていたが、折し能か？ という命題に自らの回答を得る為に取り組んでいも 2000 年頃よりカリフォルニア州で CaFCP（California

た。自動車用として実際に車両に搭載したのは 1998 年でFuel Cell Partnership）が実証フリートとして始まり、最初あり、この時は Ballard 社製の10kW のスタックを 2 本搭載の段階から参加することで FCV としての多くの課題を洗いしたが、初期型のオデッセイに運転席と助手席だけを残し、出し、多くの知見を得る事が出来た。この結果、FCV 開発

他のスペースはタンクを含めた燃料電池システムが占有すは加速し、2002 年の 12 月 2日に日本と US で同時に世界初るというものであった。燃料電池スタックは自前での開発で市場に出す事が出来た。この経緯を図 6 に示す。

図6

Honda における燃料電池車開発の歴史

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その間、自前のスタック開発も大きな進展を見せていれないことから、どうしても廃熱はラジエターの大型化でた。車載スタックの課題を目の当たりにするにつけ、元々対応する必要がある。高温作動が出来れば、外気温との差

多くの燃料電池開発会社が採用していたスタックの材料にが大きく取れ、結果的にラジエターの小型化が可能とな疑問を持つ様になってきた。特にセパレータの材料は、当る。車のパッケージにおいて、外気温をうまく取り込む為時腐食耐性の観点よりカーボンの薄い成形が主流であったには、ラジエターは車両最前部に置かざるを得ない事かが、振動や衝突の要件に加え、何より自動車の求める品質

ら、車両のデザインに大きく関係することになる。したをどう保証するかという観点でステンレス材料への変更ががって、電解質膜への要求としては、高温での運転を可能必要であると判断し、先ずステンレス材ありきでの成立をとする材料開発が求められている。

目指す開発を行った。この判断は、現在の車載スタックの

FCX クラリティの開発

セパレータの材料が殆どステンレス製になっている事も考慮すると正しい判断であったと考えている。同時に、そうすることでやはり技術的な課題を克服するための取り組み

Honda は 2008 年に新デザインのセダンタイプの FCV でが進化し、この領域においても多くの特許を取得する事がある FCX クラリティを開発し、発表した。以前のモデル出来た。技術的な成立性に可能性を見い出し始めていた時

では、電気自動車のバッテリー搭載位置に燃料電池システ期でもあり、難しい判断ではあるがやはり在るべき姿から

ムを置き換える形であり、床下に Box を抱くレイアウトで技術を選択していく事が重要であると感じている。特許のあるため、どうしても乗車位置が高くなり、背の高い車の特性として、他者のやっていない技術をいち早く取り組む

パッケージとなってしまう。次期 FCV としては、セダン

ことで、その領域での特許上の優位性を確保する事が重要タイプに搭載する事を目標に、燃料電池システムの小型・である。しかし、同時に技術とは不思議なもので、様々な軽量化に取り組んだ。燃料電池は、内燃機関の様に搭載場

ポートフォリオを持ったサプライヤーが自らのドメインで所が限られることなく、ある程度搭載位置を自由に選定出ある技術を革新する取り組みを継続的に行っており、次か来ると言う特徴があり、セダンの乗車位置を変えずに燃料ら次へと代替技術が生み出されてきている。その意味では、

電池システムを搭載出来る様々な位置を検討した。その結先行する者は、出来るだけ広いクレイムを作る事で先行者

果、スタックの小型化と同時に、縦長の形状とする事でセの優位性を確保することも必要であり、周辺特許を含む網ンタートンネル内に納める事とした。また、同時に駆動

羅的な特許の枠組みを構成する事も忘れてはならない。

モータもモータ軸を中空とすることで、ドライブシャフト
をその内側に配置する事で、 同軸のレイアウトとした。
PDU（Power Drive Unit）もモータと一体化することで大幅な小型化を達成し、これによりフロント部をショート

Honda

ノーズとすることが出来た。また、二次電池としてリチウ
ムイオン電池を採用し、リアシート下に配置し、シートの後ろに大径の 35MPa 水素タンクを搭載した。一般的に、

Honda以外

先進的な車のデザインは、「キャビンフォワード」デザインと言われているが、まさしく先進性を訴求出来る形のセダ
図7

ンとすることが出来た。クラリティのスケルトン図を図 8

PEFC 用セパレータに関する特許出願件数（2000 年以降国内出願）に示す。

これらの新たな技術を導入して 2003 年に Honda 内製のスタックを完成させ、2004 年に車両に搭載して世に出すことが出来た。このシステムの特徴は、氷点下起動の実現と、高温作動条件での発電を可能にした事である。技術的な特徴としては、前出したステンレス製のセパレータに加えて、ハイドロカーボン系の電解質膜を採用した事で、従来のフッ素系の電解質膜に比べて氷点下での導電性の性能を向上し、同時に通常時も 10℃程度高温での運転が可能

同軸型駆動
モーター
ギアボックスとなった。電解質膜の高温での作動は、FCV の開発においてパッケージング上で大きな優位性がある。車両の廃熱はV Flow FC スタック
（センタートンネル
レイアウト）

リチウム
イオン
バッテリー

高圧水素
タンク

従来ラジエターで行うが、発電時の作動温度が低い事から内燃機関の場合に比べて外気温と冷媒の温度差を大きく取

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図818

クラリティのコンポーネント配置図

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燃料電池スタックの小型化が大きな鍵であったが、前モ

ラリティは、日本の旧評価モードである 10 − 15 モードでデルに搭載した Honda の内製スタックは、材料技術とし走行した場合、620km の航続距離を有している。十分にては革新的な取り組みが出来たが、一方、スタックの構造

長い航続距離を確保しているが、これを達成するポイント

は大きくは進化していないものであった。次に進化させるとしては、前出の効率に加えて、車両の軽量化と水素搭載のは、センタートンネルに搭載するために縦長の形状にす量の拡大が必要である。軽量化に関しては、クラリティでることを含めた設計技術であると位置づけて開発を進めは前モデルより 200kg 以上も軽量化しており、車両総重

た。一般的にステンレス製のセパレータの場合、プレスで量としても 1,620kg を達成している。同クラスのガソリ成形するため、形状的には表裏が同じ形状になることかン車に対して 100kg 程度重いレベルとなっている。また、ら、ガスや冷媒を流す流路はどうしても同じ方向に流さざ

水素貯蔵量の拡大に向けては、貯蔵圧力の高圧化が有効でるを得ない。ところが、水素、空気、冷媒を片側の辺に集あるが、クラリティは従来の車両と同じ 35MPa を採用し中させると、縦の長さ方向を延ばさざるを得なくなり、結ている。当時、水素ステーションに関しても 70MPa 化の

局小型化を達成する事は難しい。このような課題に対し検討が始まった段階であり、充填出来る場所が無いと言うて、冷媒をガスの流す方向と直角に流せないかと考え、流観点と、 技術的にも確実な進化を目指すという観点で路を波形状にし、波の位相差を利用することで、ガスを流70MPa の技術開発は併行して行うものの、先ずは 35MPa

す方向と冷媒を流す方向を直交させ、セルのコンパクト化の技術をしっかりと固め、実績を積み重ねる事が重要と判を実現する事が出来た。また、セルの冷却を水素側、空気断した。

側のどちらか一方にして対応する、つまり冷却セルの数をクラリティの外観と主要緒元を図 10 と表 2 に示す。

減らし、全セルではなく隔セル冷却とする事で、積層のセル数を削減することが出来た。この構造を図 9 に示す。

図 10
V フローFC スタック

図9

FCX Clarity 外観

Wave 流路

V フロースタックの構造

表2

FCX Clarity の主要諸元

諸元4,845 × 1,845 × 1,470mm「必要は発明の母である」というが、この構造の進化も

車両重量

1630kg

先ずは、搭載位置を明確にし、その制約の中で如何に知恵

最高速度

160km/hを使って実現するかという取り組みを行った結果であり、

航続距離

620km

その意味では「在りたき姿」を描き、それを実現するため

燃料電池スタック出力

100kWに必死に知恵を出す事が重要である。そうすることで、こモーター最高出力

100kW（136ps）

モーター最大トルク

256Nm（26.1kg・m）の領域でも多くの特許を出願する事が出来た。

エネルギーストレージ リチウムイオンバッテリー 288（V）

クラリティは、デザイン的にも、走行性能的にも環境車としてありがちな我慢をしておらず、新たな価値を提案出来たと考えている。また、クラリティの効率は、モード走

水素タンク容積 / 圧力

171L / 35Mpa

水素充填時間

3〜4分

行に必要なエネルギーを消費した水素の熱量で割った値である車両効率で 60％を達成しており、ガソリン車の 3

クラリティの生産に関しては、心臓部のスタックの生産

倍、ハイブリッド車の 2 倍である。効率は、環境車にとっを自前で行い、車両に関してもパイロットラインを作っては最も重要な開発ポイントの一つであり、効率を向上さて、生産技術に関する課題の洗い出しも行った。特にスせる為の技術が数多く投入されている。これも部品の改良

タックはこれまでの内燃機関とは全く異なる生産技術を必から、制御の改良まで集中して特許を出願した領域であ要とすると共に、品質保証を行う上での課題も抽出した。

る。効率が高いという事は、実際のお客様のメリットとし金属セパレータは順走プレス機を導入し、求められる精度て見た場合、航続距離の長さに反映されることとなる。ク

をいかに保証するか、タクト時間はどの様に短縮するか

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等々、 様々な取り組みを行った。 反応の心臓部である

技術的には、スタックの小型化は永遠のテーマであり、MEA（Membrane Electrode Assembly）に至っては、高分

継続的に取り組んで来たが、開発者の思いとしては、内燃

子材料に触媒をいかに均質に塗布するか、そのプロセスは機関の搭載位置と同じ位置に燃料電池の発電システムと何が良いか等々の生産検討を行った。勿論、触媒そのもの

モータを搭載出来ないかという強い思いがあった。この点や高分子膜そのものはサプライヤーとの共同開発により作は、車両開発上でも異なった特殊なプラットフォームを必り上げた仕様の材料を購入した上で、MEA にするプロセ

要とするよりも、他機種展開を含めた拡張性を考えると有スを品質を含めいかに作り上げるか、その課題は何かと利であるとの認識があった。勿論、水素タンクの搭載は特いった取り組みを行い、数多くの知見を得た。元々日本の殊なものとなるが、ラゲッジルームの影響はあるものの、生産技術は非常に高い水準であると同時に、 サプライ

機能的には後部の変更はある程度自由度は確保出来ると考チェーンも基本は日本国内の企業で構成出来るという強みえられる。したがって、今回エンジンフード下への搭載がを活かした取り組みが出来た。勿論、スタックの仕様も生出来れば、その先に様々な車種への搭載の可能性が増えて産技術も更なる革新が必要な技術であるが、初期段階でそくるものと考えている。

の課題を実際の生産で抽出出来た事は今後の開発の方向性

Honda は、2012 年 9 月に 2015 年に次期 FCV を販売すを決める上で非常に価値が高いと考えている。この領域のることを発表し、 昨年 11 月にそのコンセプト車である技術は得てしてノウハウに関する技術が含まれることから「FCEV Concept」をロサンゼルスオートショーで発表し敢えて特許化しないということがあるが、今後も進化を継た。その概要を図 11 に示す。

続する必要があることから、中身を見極めながら積極的に今後の課題出願を行った。日本は、国内での生産のみならず、生産技術を輸出する事による外貨の獲得や、プレゼンスの維持に向けて、今後も生産プロセスの技術の優位性を確保する事

Honda としては、FCX クラリティの開発を通じて、そのが重要であると認識している。

動力性能、環境適合性や航続距離等はある程度、既存のガソリン車に対して近いレベルを達成出来たと考えている。

次期モデルの開発に向けて

今後は耐久信頼性、品質保証とコスト低減を更に継続して開発していく事が重要である。この 3 つの項目はお互いにクラリティは、3 年間のリース販売という形でお客様に深く関係しており、一つのみを実現するということは出来

提供し、日本と US でお使い頂いている。リーマンショッ

ない。勿論、耐久信頼性は、あるレベルで確立しているが、クの影響もあり、当初の計画に対しては生産台数が少なくその成立条件は他の 2 つの課題をあるレベルで設定した上なったが、お客様には十分満足頂いていると感じており、で実現している。

同時に我々の開発に対しても多くのフィードバックが出来

車の品質保証は、 ガソリン車のレベルで言えば ppmている。車の場合、お客様の使い勝手が個々人で異なるだ

オーダーで不良率を抑えている。ところが、燃料電池ス

けでなく、使用環境も夏冬の気温の変化、高地での使用等

タックはこれまでの車の部品とは大きく異なり、数百セル

さまざまな運転状況が想定される中で、実際のお客様の使の積層構造となっている。つまり、電池を数百個直列に接用に対する声を聞く事は開発に対して必要不可欠である。

続しているのと同じであり、この場合、接続した電池に 1

その上で、それらの声に応えられる技術を作り上げる事が個の不良品があると、全体も影響を受けてしまって不良に

自動車会社の責務であると考えている。

なる。一般的に、工業製品の品質管理は 6 σレベルで管理されているが、スタックの場合は、3 桁高いレベルを要求される事となり 9 σレベルの管理が必要となる。 この為に、様々な検査工程が必要となるが、コスト低減に対しては相反することとなる。つまり、コスト低減に向けては、セル生産のタクトタイムを短くする必要があるが、検査工程が入ると短く出来ないし、検査機器等の投資も計上する必要がある。逆に、コスト低減の為に生産タクトを速くするということは、品質管理のハードルを高くする要因となる。コスト低減に寄与する触媒白金量の削減に対しては、耐久性に大きく影響することが分かっており、両立する仕様の確立が求められている。つまり、耐久信頼性、品質保証とコスト低減はお互いに密接に影響する関係であり、ト

図 11

リレンマの関係にある。自動車会社の開発にとって、この

FCEV コンセプト

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自動車 ～進化する技術とデザイン～

図 12

FCV 開発における課題

3 つの課題は、継続的にその最適な仕様と保証技術、生産合計した費用と、FCV と水素の合計費用がいずれ同じとな技術を構築する取り組みが求められている。

り、その後、FCV ＋水素が安くなるという予測をしっかりと示していけることが必要である。その確からしさを示す

燃料電池電気自動車（FCV）の普及に向けて事で、インフラ企業のビジネス成立の見込みが得られ、イ
ンフラ投資が加速し、全国にインフラが整備されることとFCV の普及に向けては、インフラ整備との関係で、良くなる。自動車会社は、制約が無くなったことで顧客の制約「鶏と卵」の関係と言われている。確かに、水素の充填がが無くなり、台数を増やす事が出来る。つまり、お客様と、出来ないと言う状況で、お客様に不便を強いる様では FCV

インフラ会社、自動車会社が全て Win-Win の関係となり、を世に出しても普及は見込めない。これに対して、日本で結果として加速的に普及することとなる。

は 2015 年迄に 4 大都市圏を中心に 100 カ所の水素ステー

したがって、上記の様な関係を作り上げる為には、将来

シ ョ ン を 整 備 す る 目 標 で イ ン フ ラ 整 備 を 進 め て い る。

的な自動車会社の開発としては、前出の 3 つの課題の中で

Honda は、2015 年に昨年公表した FCEV コンセプトのテ

FCV のコストの低減が最も重要な競争のポイントとなる。

イストを取り入れた新型 FCV を市場に投入する計画であ

本格普及期においては、生産量の拡大に応じた耐久性、品る。初期は 4 大都市圏に限定されることとなり、ガソリン

質保証を確立することは前提条件になるため、結局自動車

車の様にいきなり大きな台数を市場に投入することは出来

会社の特徴を活かした車両開発とそのコストが競争領域にないが、普及に向けては、段階的にインフラ整備とリンクなると考えている。また、普及の条件としては車両価格のしながら台数を増やしていくことが必要と考えている。

みならず、水素の燃料代としての低価格化も必要となる。

本格的な普及に向けては、FCV の車両価格だけでなく、実際にお客様が購入する場合の条件として、車の生涯を合

燃料の水素価格の低減も非常に重要であり、所謂ライフサ

計したランニング費用が重要であり、将来この指標で現在

イクルコストで評価することが必要である。具体的には、のガソリン車と比較して FCV が有利になるということを現在のガソリン車の価格と生涯使用するガソリンの価格をしっかりと提示できる様になることが必要である。

図 13

燃料電池車普及の条件

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まとめ

profileHonda としては、FCV を「究極のクリーンカー」と位置

守谷 隆史（もりや たかし）

付け、継続的に開発して来た。その間、自動車用としての1981 年 本田技研工業（株）入社、（株）本田技術研究所に配属

燃料電池の在り方の研究・開発を繰り返し、生産技術を含

主に将来エンジンの設計業務に従事
1995 年 燃料電池自動車の研究に従事
1996 年 燃料電池開発室課のマネージャー

め多くの特許を出願してきた。特に、日本国内でのサプライヤーとの共同開発、自動車会社間の開発競争により、日2005 年 同 シニアマネージャー

本の特許出願件数が全世界的にも突出したものとなってい2009 年 同 執行役員
2011 年 上席研究員

る。地球温暖化対策やエネルギーセキュリティーという観点で世界に貢献出来るだけでなく、日本の産業競争力を活用し日本がリード出来る領域であると考えている。
しかし、新技術の市場導入に当たっては、乗り越えなけ
ればならない多くの課題があるのも事実であり、水素という燃料のインフラ整備、その導入に向けて市民の安心に対するコンセンサスを得る事も時間が掛かると考えている。
新技術の比較として、ハイブリッド車の導入の経緯が参考になるが、インフラ制約の無い場合においても、本格導入には 10 年から 15 年掛かっているのが現実である。FCV は2015 年に導入を始めたとして、本格的な普及にはインフラ制約も考慮すると、同程度以上の時間が必要であると考えられる。2050 年の目標を考慮した場合、温暖化対策もエネルギーセキュリティーも待った無しの状況であり、時間はあまり残されてはいない。技術の進化には時間も掛かることを考えると、まさしく今始めないといけない状況にあると感じている。
Honda は、この様な考えの下、FCV の導入を積極的に行なうと共に、継続的な進化を図って行く事で、魅力ある
FCV の開発を世の中に提供していく所存である。

図 14

Honda の燃料電池車開発の考え方

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