令和元年度

交通安全環境研究所講演会

令和元年度

交通安全環境研究所講演会
講

演

概

要

講

令和元年６月14日（金）演

於：国際連合大学

ウ・タント国際会議場

概
要２０１９年６月
独立行政法人自動車技術総合機構 交通安全環境研究所

独立行政法人 自動車技術総合機構

交通安全環境研究所

は

じ

め

に

地球温暖化問題は、世界的な異常気象の原因とされており、CO2 をはじめとする温室効果
ガスの削減が喫緊の課題となっております。また、自動車排出ガスによる大気汚染についても、依然として一部地域において環境基準を満足しておらず、より一層の改善が求められております。
これらの対策として、自動車の環境分野においては、近年、様々な電動化技術が開発・実用化されているところです。また、これらの技術を用いたハイブリッド自動車、電気自動車、
燃料電池自動車に対応した燃費（電費）・排出ガス評価手法の策定に向けた検討や、これまでの台上試験だけではなく様々な条件が影響するリアルワールドで評価を行う方法の検討など、新たな評価手法の検討が国内外で始まっているところです。
交通安全環境研究所は、安全で環境に優しい交通社会の実現のために行政が行う施策を支援するための研究活動等を主要な業務としており、これらの新技術に関する技術基準の策定に資する研究や新たな試験方法の確立に必要となるデータ取得などに取組んでいるところです。
本日の講演会では、まず、招待講演として、電気自動車の制御技術がご専門の東京大学大学院新領域創成科学研究科の堀教授から、「環境に優しいモータ／キャパシタ／ワイヤレスへのパラダイムシフト」と題して、環境技術を取り巻く最新動向と将来に向けた考え方などをご講演いただきます。その後、交通安全環境研究所から、新たな環境技術に対応した解析・評価手法への取組みについてご紹介させていただきます。
ご参加の皆様には、この機会に進展著しい環境技術の最新動向や将来展望および交通安全
環境研究所の取組みについてご理解を深めていただくとともに、是非、忌憚のないご意見を頂戴できれば幸甚でございます。

独立行政法人 自動車技術総合機構
交通安全環境研究所長

江角直樹

令和元年度交通安全環境研究所講演会 令和元年6月14日（金） 於：国連大学 ウ・タント国際会議場

目

環境に優しいモータ／キャパシタ／ワイヤレスへのパラダイム

次東京大学大学院

新領域創成科学研究科 教授

シフト
次世代電動重量車の燃費・排出ガス試験に対応した新たな評価

堀
環境研究部

環境研究部

環境研究部

35
奥

井

伸 宜

小

鹿

健一郎

53

主任研究員

際基準調和への展開
電動化技術搭載乗用車からの PN 排出実態評価

69

研究員
松

重量貨物車のリアルワールドにおける環境性能評価－ NOx センサベースの車載計測器（SEMS）の活用－

環境研究部

一

主任研究員

手法の検討
燃料電池自動車の水素燃料消費率測定法のバリデーションと国

洋

1

本

祐

太

87

主任研究員
山

本

敏

朗

招待講演

環境に優しいモータ／キャパシタ／ワイヤレスへのパラダイムシフト東京大学大学院

新領域創成科学研究科 教授

堀

洋一

－1－

 543
FO?／;GC=?／M8HK>
76 CI@8E=DA.
#"$#%:BJ<O&"$#-&�����������R-D9LOR'
����P -' *+!,Q*((R

1/02 )

2021Țº ŋĠ 2020.7.14ƽ65×－3－

柏キャンパス

駒場キャンパス
本郷キャンパス柏キャンパス
柏キャンパスは、東京大学の21世紀における新たな学問の発展に向けた構想に基づいて建設された、本郷、駒場に次ぐ第３の主要キャンパスです。
平成12 年（2000年）に学問体系の根本的な組み換えをも視野に入れた学融合を志向する
柏キャンパス

昭和24年（ 1949年）以来
複数の学問分野の接点において新たな学際的領域を開拓してきた駒場キャンパス

明治10年（1877年）以来
伝統的学問分野を深く極めてきた本郷キャンパス

TX柏の葉キャンパス駅から：一日38.5往復の無料バス
本郷キャンパスから：一日２往復の無料バス（要予約）－4－

柏キャンパスの組織

大学院
・新領域創成科学研究科
附置研究所
・物性研究所
・宇宙線研究所
・大気海洋研究所
全学センター
・人工物工学研究センター
・空間情報科学研究センター
国際高等研究所
・カブリ数物連携宇宙研究機構
その他
・環境安全研究センター柏支所
・情報基盤センター柏・高齢社会総合研究機構
・生産技術研究所附属千葉実験所
・柏図書館

新領域とは？
学際性をさらに推し進めた「学融合」という概念で新しい学問領域を創出することを目指して1998年に設置されました。ナノ、物質・材料、エネルギー、情報、
複雑系、生命、医療、環境、国際協力など、伝統的な学問体系では扱いきれなくなった分野横断的な重要課題に取り組んでいます。

電気系の教員が所属KǅõÓÛ_

柏キャンパス	
 基盤棟７階	
 •)pdW
•ƹǆƛƽǄƙǄƤǂǆǀ•ƬǃǆƐǁƖƤǂƧƖƝƔƺƬƛƟďĪ³ñ/ċǃƏƻǁƝĪ,đ©zĹŀľĿŃhjĿĺ
•
•$
•-
•ÓÛ@ł;
•|[•Ùŀ;

dWæÓÛ×ŤĪ³ædWcĪ³ñ/ċ

ÓÛ&ĝ

ƝƟơưĿľ;ĮI+z×WÓÛ×ŤÞƐƨǀƕǆdWcŤŤŤŤƬǃǆƐǁƖƤǂƧƖƝWÇŁŅ;
•3Nń;
•NŀŃ;
•Węł;
•ÓÛÇŀ;

āłņ;ĹQBĿń;ĺƦƩƝƘǆǀƚǆƴĢÿ>HƹǆƛƽǄƙǄƤǂǆǀX\¬・Ī³İö¬・ƭƼǆƵƩƏƥ－5－

さて，Ĉʇɨǖʈ˧˥˪˦ə˕ˢʸ˨ʪ˖ˇʳʸ˨˟ʤ˗˝ʵəʧˠʴˠ˨LiʤʨˠȢľ˨Øǽ<Ȣȸʂʈʅɭɛɛɛ

˥˫˦ə7ǯ

ƠȢʃǫǂƠȢʈʑɿɼɭJʇåǃə7ǯ ƠȢʠ ʎʁʕǫǂ ƠȢʆʈʅʚʅɥ
əɵɩɵ˧ɥɭʀɩˈˠʿʆʅʜåǃʈɤʜ˥ˬ˦əˉʴ˃ʵ˕ʾ˜ʈßʛƏʀɩəȂǮʇÈǓǩ˨ȴǽȂǮăȎ
əưSǫǂåǃʇňŮ˥˭˦əɥʑʅɷʎɫɱʃ
əŢăȢľǯ ? → 2015ʂƛŞɩ˧Ŷ±ɩ˶əȭPˡȝ>? → ɱʇʺ˖ˠʵʆÊʅȢPƙơƥʠ*ʞɦʨ˛ˠˊʻʬʑʂʆȯȈȴɽɯʂʕȢUɵʑɵʘɦˣʃʆɩɭ˧˺̃ʈȸȸ<ȢǫǂǭȠɪƀɥȸȸʇɪxȫəəə↓əʂʈʄɦɷʜɩɛ
əəɕȴÙƮˆʻʽ˛ʠȔŶəəəəəəə← ɥʑʇ ʈɱʝʇmv
əəɖʤˠˋ˚ɩʚʧ˃˜ʫˢʠʕʚɦƜʒʠȔŶəəəəəəə← ˟ʤ˗˝ʵƠȢʈɱɾʚəəɻɵʁ˧Ɣ.ŷʆƴƢǭȠʠ%ʉɷ˧ʃɥɦƫɧĆəəəəəəəəəȢǯʇƴƢǭȠʈ˧0 km ʃʕ˧∞ km ʃʕɥɧʜ
ʀɥʂʆ˧ ȢƅǙ­ɩƅĺDȵɩ˶Ȣľɩʪ˖ˇʳʸɩ˶əʃɩɥʟʅɥʂ˧
əəəəəəəəəəəəəəəə→¨ƏʂʈʅɭPʠmʟɹʁDʠ
4－6－

ガソリンと電気■ガソリンと電気は，エネルギー形態がまったく違う。
■ガソリンは，①停まって，②短い時間で，③大きなエネルギーを ど〜んと入れるしかない。
■ガソリンの給油は電力換算すると20,000ｋW■ガソリンを霧状に噴霧しクルマがそれを吸い込みながら走るのは多分無理。でも電気はそれができる
ので，①②③はすべて不要である。
■電気は起こしたらすぐ使うのがベストである。貯めて使うのはあまり賢くない。だから，発電所から消費地まで延々と送ってくる電力系統網が築かれた。

˕ˢʸ˨ʪ˖ˇʳʸ˨˟ʤ˗˝ʵʃɥɦīÖ－7－ʣʨ˦˙˨ˢɚǓǌˣʣʭʺʤ˦

ȅĩ=Ǻʴ˦˔ʵʤ˗˪09.3; ďȅQä*˫ůÿǻʀ8ȅɨbƜ
仕様・スイッチング方式定電流電源
・入力：三相200V
・最大出力：50kW
・最大出力電圧：500V
・最大出力電流：100A

5分で４０ｋｍ、1０分で６０ｋｍ走行できる程度の充電が可能ȅĩ=Ǻʴ˦˔ʵʤ˗˪09.3; ďȅQä*˫－8－ʏʡʃɦʈʰˠʶˠʿʈƱʜãʆɤʜɨɻʚɭȸ˪̇˫̅̄˟ʤ˗˝ʵƠȢʃżÙɪʙɭşȚʇʤˠˋ˚ʠñ-ɷʜɛ















ɤʗɵɥƬʂɷ

Ȣĺ#BȔʳˠˑʴʥ˓˥2009.3 ěȢP˦

˺̃<Ȣʇˉʴ˃ʵ˕ʾ˜ʈBǁʿʤ˝Ȱ˧̂˷˧ƎŔ˧˝ʵʿ˚ˠ˧ʰˠˉ˂˧ʾˇˢʿ˧……
˥˪˦ʄɱʆʂʕɤʜ
˥˫˦şă˥ˬ˦ɷɮʆ+ɧʜʅɺɩ˶˥˪˦Ě¤ʍʇʱˢˉʵ˥˫˦ɨȎʈJʇwtʂʕɦɯʜ
˥ˬ˦ǋĥʺʦʻʬʅɵ

ȢĺưSǯʆËʁʈʔʜʃ …..
˥˪˦ ÓʂɫʜĀɪÔǈ˥˫˦ǛȎɵʅɥ˥ʕʃʕʃ ɥʇʂʕɦɩʚʅɥ˦˥ˬ˦ʬ˜˒ʃʤˠˋ˚ɪʅǼ3ʠɵʅɥɱʃ

－9－

キャパシタƫɧĆʠɧʙɦˣ
ưSǯ#ƆʇʋɵɬʅǞŪəɞɥʀʂʕ˧ǚʂʕ˧ʄɱʂʕɟ
əəəəəəəəəəəɔȸˮ˩˩̅̆ǫʜǯɪɷʎʁʠùȉəěʇžʡ ʂʱ˅˚Ƃřʂʕǫʝʜǯʠ+ɿʁɥʜȐȂʃʬ˜˒ʇɨɨɫʅȄɥəȐȂ˳ʤˠˋ˚ɩʚʧ˃˜ʫˢʠʕʚɿʁǫʜţəʬ˜˒˳ʤˠˋ˚ɩʚʧ˃˜ʫˢʠʕʚʟʅɥʂǫʜţəə˥Ķʒʙʝʉɔ<Ȣɵʅɪʚɾʘɱɾʘɱǫʜʬ˜˒˦¬Ěʇʬ˜˒ʈȢPƙơʆʀʅɪʜ
əə˥̃˫˽˧̃˫˼˧˼˫̃ȸɏɏ˦˶˶˶
ȸȸɘǛȫʈ˧ƉS(ʍʇʧ˃˜ʫˢ-ƠʃǨƿ

－10－

C-COMS 2

C-COMS 1

ƈȢȡȡȼȝȗȢȡȡȰ

3V,1000FɨũH˶1ʀ 15V, 200F
˴1 Hʀ15V, 600F
ɮʛʞ˸1ũHɻɧʘ˭15V×7=105V, 600F÷7=86F－11－

New charger
20min drive needs
30sec charging(150A)

Old charger
20min drive needs
150sec charging(30A)electric charge: Q=CV=IT, Q=CΔV=IΔT
100[F]X50[V]=150[A]X30[s]ʫ˚ˉʴʺʆʦ˅ˢʬ˨ʁŮÏʅƕǂʫ˚ˉʴʺʅœǹșȢȚ¥nɨǹɣ˪XXʞ ʝʃɣɞŒśȅįɟȗ˫șȣȚȅĶʀʅ8ñȅɨbƜ˪ʁɫʄôFʀ8ȅ˫șȤȚǳǵ«ʞşɣʃɣɺʒŜʄʕɰɲɣ
șȥȚžȅ|ɧʘĤǴɨġųʄʝɧʚɚɎɚɧʃʙǳƴŢÓŊ˪ƞʅƵɶØ˫șȦȚkǝvǖɨǳƴ˪ɞʦ˅ˢʬ˨ʁŮÏʅƕǂɟ˫șȧȚĞŊʆʦ˅ˢʬ˨ »˪ »Ȣȡȗ2ʅ÷ɲɣʺʣˏɨǺŦĺʐ˫ɲɧɲʓɤZFɧʓ<ʄñȅɴʚʏʀ(ɥʚɚɚɏȗɺʁɥʇȤȡ̢Ȣȡȡȼʀ;ʛɺʦ˅ˢʬ˨ʅȪȡȘɨKşʀɩʚʫ˚ˉʴʺˍʧ˨ˠ˗˪Ìèwǹ˫－12－

capacitor bus

battery bus

battery
exchange station－13－

batteryexchange station

Bus can be charged
at bus-stops
in 30 secs.

beautifulpantographbeautiful
lady
－14－

ワイヤレス˥ʣ˛ˣʶƎȅʴʶʿ˗ʅʣ˘˨ʵɚ˥ʣ˛ˣʶƎȅ˭Ȉâƻ8ȅ …..
ɚˏˠʮインˣʶˇʣˎˡʽ˂Ǘ ….

－15－

Report from ＭＩＴ（2007）「磁界共鳴法」 による無線給電

２ｍの伝送距離で６０Ｗの電球を点灯
効率４５％

報告： Wireless Power Transfer via Strongｌｙ Coupled Magnetic Resonances

拡大運営検討委員会2012-8-24 (yokoi)

－16－

6

－17－

－18－

－19－

ワイヤレス給電システム技術部門委員会
委員長； 堀 洋一、東京大学新領域創生科学研究科教授
幹事； 居村岳広（東京大学新領域創生科学研究科助教）
高橋俊輔（元昭和飛行機工業㈱技師長）
横井行雄（元長野日本無線㈱基盤技術本部長）
委員； 30名
オブザーバ；28名（2013年5月現在）

技術会儀41の技術部門委員会が活動
他に規格会議等の会議体を設置

公益社団法人 自動車技術会
JSAE; Society of Automotive Engineers of Japan
会員数；約46,000（2013年3月）－20－

41の技術部門委員会が活動
ワイヤレス給電シス
テム技術部門委員会

電気動力関係の技術部門員会－21－

・委員構成 オールジャパンの体制； 委員30名、ｵﾌﾞｻﾞｰﾊﾞ28名（2013-5)
日産
トヨタ
三菱自工
富士重工
豊田中央研究所
本田技術研究所

Volvo Tec.Japan
デンソー
豊田自動織機
矢崎総業
㈱テクノバ

東京大学
東北大学
埼玉大学
長岡技大

自動車
OEM関連

IHI
昭和飛行機
装置ﾒｰ
富士通
長野日本無線
明電舎
ｶ他
日本無線
三菱電機
パナソニックサンケン電気日本ｹﾐｺﾝ㈱コンテック
日清紡
パイオニア
ローム㈱
東芝
Qualcpmm
東洋電機
住友電工
Japan
SABIC-IP
TDK

－22－

大学

官・ｼﾝ
ｸﾀﾝｸ
三菱総合研究所
高速道路総研
東京電力
HBI研究所UL Japan

千葉大学
横浜国立大学首都大学東京
群馬大学
信州大学

国土交通省
経済産業省
総務省
NEDO
NICT

第２章 電波利用の将来像と実現方策
３． 2030年代の革新的な電波エコシステムの実現

6 電波利用社会の５つの目標を実現するため2030年代に実現すべき７つの次世代のワイヤレスシステムを提言。
 2030年代に目指すべき電波利用社会の５つの目標の実現に資する取組を推進するため、エンジニアとユーザの裾野を広げ、これらのシステムを活用したサービスの創出や高度化が自律的に進展するようなエコシステムの形成が図られるべき。
７つの次世代ワイヤレスシステムの2030年代の実現イメージ①Beyond 5G システム
 双方向での超大容量×超大量接続×超低遅延のネットワーク。
 通信に必要なモジュールがあらゆるものに溶け込むため、ユーザは端末を介さず(意識せず)に通信を利用する。
 クリティカルなアプリケーションにもワイヤレスが使われ、高速な移動体の遠隔操作や、
完全自律型ロボット等が社会へ普及。これによりヒトとモノの動きに依存する生産性低下
から社会が解放される。
 ネットワークが個々人のニーズや感性に対応し、完全なパーソナル化が実現する。

②ワイヤレスIoTシステム③次世代モビリティシステム

 Beyond 5Gや衛星通信など様々な通信インフ
ラ、動的な周波数割当を実装する共用技術、
またネットワーク・クラウドとの連携により、ワイ
ヤレスIoTが大規模なプラットフォームとして確立される。

 陸・海・空・宇宙へと、ワイヤレスと連携した新技術が実用化され、モビリティインフラ革命が起きる。

 膨大に収集された実世界情報の分析により、環境・エネルギーなど様々な社会課題の解決に利用されるようになる。
 MEMSやバイオ・医療技術と融合し、健康管理、予防医療の進展にも貢献。体内埋め込み型機器により、投薬システムの開発、難治疾患の治療が進展することが期待される。

 ヒト・モノの輸送に係るあらゆるインフラやシス
テムの連携等により、大量輸送交通機関や個人のモビリティ、物流システム等が自動化される。
 事故が無くなるとともに、移動手段が均等化すること で車 両 等 の使 用 が 困難 な多 く の人 が様々なモビリティサービスを利用できるようになる（「モビリティ・アズ・ア・サービス」）④ワイヤレス電力伝送システム⑤次世代衛星利用システム⑥次世代映像･端末システム

 あらゆる場所に給電設備が整備され、バッテリーレス端末も実用化。対応端末・設備とネットワークが融合し真のス
マート社会が実現する。

 低軌道コンステレーション等の非静止衛星や衛星通信IoTが活発化する。あらゆる場所やインフラのモニタリングな
ど、新たなサービスが登場。

 超高精細映像表示、インテグラル方式
やホログラム技術等による360°立体
映像表示、空間を自由かつ最大限に活かした視聴体験が実現。

 家庭内電源もフルワイヤレス化。災害時の遠隔地への大電力伝送が可能になる。必要に応じて太陽光発電・風力発電等の施設から送電線無しでの送電が可能となる。

 高解像度・高頻度なリモセン技術によって宇宙データビジネスが拡大。

 高度な3Dプリンターが個人まで普及。
ユーザ自らが端末をデザイン。

 地球周回・月・火星等において、Beyond 5G・ワイヤレスIoTが利用できる環境が整い、静止衛星などを通じて
地上との協調・連携が進展する。

 ウェアラブル機器は、ヒト･モノへのシール貼付型や体内埋め込み型機器へと進化。Brain Machine Interfaceとの連携
で、脳が直接ﾈｯﾄﾜｰｸへ信号を送る。

⑦公共安全ＬＴＥ 「公共安全ＬＴＥ」（ PS-LTE ） が 構 築 さ
れ、音声のほか、画像・映像伝送等の高速データ通信が可能となり、より円滑な災害対応が実現する。

さて。。。。
走行中ワイヤレス給電と停車中ワイヤレス給電はまったく別の技術－23－

Chengbin Ma, UM-SJTUǫǂ˟ʤ˗˝ʵƠȢʃɥɦʃ˧ɱʡʅʤ˔ˢʴȝ>ʂǫʜʇʈşŪɽʃʈ×ɦɪɛɛɛ😂😂

－24－

－25－

－26－

モータ

－27－

ȅĩʁLÈʀǒʚĉĎʅǗȅĩ˙˨ʺʅĄʅœÉɚ→ȕɣLÈÎ■ȕǥˁˢʭÌƁ→ɚǗǛʅʶˡʽˏǽĠLÈ■˙˨ʺʅFóǲƖ˭eǛŗŽȓV
→ɚ˳ğ7Ǘ$ǩVʅLÈ■ġųʃˁˢʭ3ʅÛç→ɚǖȉŕÕʅãďądɌ

˧1996¶Öɜ˧ũĶ˙˨ʺ˲êǚɜvŝˎˣ˨ʫʆbɜ˧NÆǛʅvǘǥ»ʞƽľɜȗˆ˨ˁPCʄʗʚLÈɜ－28－ďądɍ˧2001¶Öɜ˧ʣ˦˒ʣ˨ˢ˙˨ʺ˵êǚɜ˧eǛʅ<ŗŽȓVbƜɜvŝˎˣ˨ʫʓbɜ˧˵Ǜʅǥ»ɛ˟˨ˣ˨ˁɛNÆSǥ»ʞƽľɜ
MFC: Model Following Control(1) Adhesive Wheel

Controller does nothing
for adhesive wheel.

(2) Skidding Wheel
Transfer Function from Fm* to Vw－29－

Experiment on Anti-slip Control

Results of Anti-slip Control－30－żǘǽĠLÈʅȔȅĩLÈʄʗɽɿĝĕœÎɨʝʚ!
Ųʅ C-COMS ˍʠ˖ˡ˨ʆǩVLÈʅȔƱƖ̂̊̉̍˴̂-̂̊̉̍˲

˪ÇĎÚƮʅĭşĝ˫˪ȅįȓV˫˪ʫ˚ˉʴʺȓV˫ ˪ʫ˚ˉʴʺȓV˫˪œĳʣ˦ˈ˨ʺ˫ ˪̃̃ʣ˦˒ʣˢ˙˨ʺ˫－31－̂-̂̊̉̍˳ʫ˚ˉʴʺʞêǚɲɿÙǙʃȔɨƭɥʚʗɤʄɲɺ©ȅĩƟVǗʀɊȟ[#wj]p8)LmfNVJVIT<+E2VA&X~qv?G>Qc"$i]p8)Lmfbwj
EO3J;Qa_+E2VA&CV.wj
=O)Are&!5HV5`|&k$lB8VTP'Q8)Hsy_wj&a ]a_\]p^nxdg]p

 J;Qo]p"$<O.3MT]p _+E2VA"$5P:Ft]]p





2


  －32－  

柏キャンパスの電気⾃動⾞試験場で。。。�
⾛⾏中ワイヤレス電⼒伝送試験レーン
電気⾃動⾞試験場����
W-IWM2の���に���電���
進⾏⽅向に12個，計24個の路⾯コイル������

Chassis�

Wheel����イ��
Road�
1300mm×400mm�
路⾯とコイル⾯が⼀致，W-IWM2の受電コイルとのギャップ100 mm

1300 mm�

Chassis-side�
400 mm�Wheel-side�

���0�����

0/32

－33－

－34－

講演１

次世代電動重量車の燃費・排出ガス試験に対応した新たな評価手法の検討
環境研究部

奥井

主任研究員

伸宜

－35－

次世代電動重量車の燃費・排出ガス試験に対応した新たな評価手法の検討

環境研究部

主任研究員

奥井 伸宜

1

2019年度 講演会

内容
１．概要
２．各種車両の認証試験法
３．次世代電動重量車に対する評価手法
４．まとめ

2

－37－

2019年度 講演会

電動重量車の開発・実用化状況≪出典：各重量車メーカHP≫

市販中の
電動重量車

日野 ブルーリボンシティハイブリッド（大型HEV）日野 セレガ（大型HEV）

いすゞ ERGA（大型HEV）
ディーゼルHV・
PHV適正：大日野 レンジャー（中型HEV）日野 デュトロ（小型HEV）

いすゞ ELF（小型HEV）
三菱ふそう キャンター（小型HEV）

ガソリンHV
適正：大

EV
適正：大

2019年度 講演会

3

3≪出典：次世代自動車戦略研究会，次世代自動車戦略2010≫

電動重量車の試験法整備状況◆国内制定状況(～2015年）

ハイブリッド (HEV)乗用車

TRIAS_5-9-2009

重量車

TRIAS_99-007～9-01
TRIAS_31-J041(1～3)-01

プラグインハイブリッド (PHEV)TRIAS_5-9-2009

電気自動車 (EV)TRIAS_99-011-01

なし

なし（TRIAS : Test Requirements and Instructions for Automobile Standards）◆国際基準調和状況（ディーゼルおよびハイブリッド重量車）
・排出ガス試験法 ： WHDCの適用 （2016年～）⇒ JE05（日本の排出ガス試験サイクル）から変更
・燃費試験法： JE05＋都市間走行モードの適用 ⇒従来通り
国際連合
（ＵＮ）

ＷＨＤＣ（重量車排出ガス試験法）（Worldwide harmonized Heavy Duty Certification）

欧州経済委員会（ＥＣＥ）

ＷＷＨ_ＯＢＤ（排出ガス故障診断）

自動車基準調和世界
フォーラム（ＷＰ２９）

重量車
排出ガス
関係

ＯＣＥ（オフサイクル試験法）

排出ガス・エネルギ（ＧＲＰＥ）

ＷＬＴＰ（乗用車排出ガス試験法）
ＷＭＴＣ（二輪車排出ガス試験法）

灯火器（ＧＲＥ）
・・・

・・・

4

－38－

2019年度 講演会

4実用化が期待される次世代電動重量車の開発
次世代大型車の新技術を活用した車両開発等に関する事業の実施（国土交通省委託事業）① 次世代電動重量車の開発⇒ 実用性の向上② ①に対する認証試験法の整備 ⇒ 普及の促進
非接触給電
ハイブリッドバス

電動路線バス
大型ハイブリッドトラック

ディーゼルHV・
PHV適正：大

開発車両
イメージ

試作車

試作車

プラグインハイブリッド塵芥車

EV
適正：大

ガソリンHV
適正：大試作車【今後、実用化が期待される電動重量車】
・HEV ⇒ 大型トラック
・Plug-in HEV（PHEV） ⇒ 小型トラック
・EV、非接触給電HEV ⇒ 路線バス
・FCV ⇒ 路線バス、トラック
2019年度 講演会

55

次世代電動重量車に対する認証試験法の整備に向けてプラグインハイブリッド重量車 ： 将来市場への投入が期待される→燃費・排出ガス試験法が未整備
プラグインハイブリッド重量車試験法の整備
１．試験条件→WHDC導入後（2016年～）の排出ガス、燃費試験法を検討する必要がある。

２．試験手法（装置）→プラグインハイブリッド重量車の評価に、従来HILS法が適用可能か？
適用困難な際は、新たな試験手法を検討する必要がある。
（HILS : Hardware In the Loop Simulation）
本発表「２．試験手法（装置）」について紹介
6－39－

2019年度 講演会

内容
１．概要
２．各種車両の認証試験法
・乗用車の試験法
・重量車の試験法
・ハイブリッド重量車の試験法

３．次世代電動重量車に対する評価手法
４．まとめ2019年度 講演会

7

各種車両の認証試験法基本となる試験法（型式認証時等）
乗用車（ハイブリッド車、電気自動車、
燃料電池車含む）

重量車（エンジン車）・シャシダイナモ法（実車＋シャシダイナモメータ）
・シミュレーション法（計算機＋エンジンダイナモメータ）
・システムベンチ法（実パワートレイン＋ダイナモメータ）

ハイブリッド重量車
・HILS法（計算機＋エンジンダイナモメータ）
プラグインハイブリッド・なし ・・・ HILS法をベースに整備中
重量車（HILS ・・・ Hardware In the Loop Simulation）
8－40－

2019年度 講演会

乗用車の試験法 （ハイブリッド車を含む）
シャシダイナモ試験
ローラを仮想路面とし、ローラ上に自動車の駆動輪を載せ、認証試験モード（WLTCなど）を走行し、排出ガス・燃費を測定する（WLTC : Worldwide-harmonized Light vehicles Test Cycle）

2019年度 講演会

99

重量車（エンジン車）の試験法
架装物やエンジン、トランスミッション、変速比、車軸配列、タイヤ仕様など、多種多様な車両組合せが存在する
仮想車両による評価

シミュレーション法
燃費試験
計算機（変換プログラム）で、仮想車両のモード走行を行う

排出ガス試験
エンジンダイナモ装置にて、エンジン単体でモード走行を行う

暖機定常運転エンジン

仮想車両

Torqueダイナモメータ

○○○
○○○

L/h

○.○○ km/Lrpm【エンジン単体試験】【燃費マップ】10－41－

2019年度 講演会【変換プログラム】【燃費結果】

10ハイブリッド重量車の試験法
ハイブリッド重量車には、多種多様な要素機器とパワートレインが存在する
要素機器

パワートレイン・内燃機関

MechanicalElectrical・・・ エンジン

・電動機

Engine・・・ モータ／ジェネレーター、
インホイールモータ

Battery

Planetary
Gear

・蓄電装置
・・・ バッテリ、キャパシタ

Gene
rator
M/G

Battery

M/G

Inve
rter

(a) Series Parallel type

BatteryEngine

Inve
rter

Gene
rator
M/G

Transmission(b) Parallel type

Inve
rter

(c) Series type

HILS法

シミュレーション法をベースとして（HILS : Hardware In the Loop Simulation）
2019年度 講演会

11

ハイブリッド重量車の試験法 ： HILS法
車両システム開発の検証フェーズで用いられる「HILS」を活用
システムの
仕様を設計

MILS

システムを
検証

システムの
制御を設計

適合計測

制御を検証

結合検証

モジュール
の機能設計

SILS
RCP
車載ソフトの自動コード生成

HILS
SILS

モジュール
を検証

量産コード
生成

実装フェーズMILS : Model In the Loop Simulation
SILS : Software In the Loop Simulation≪出典：日経Automotive≫

RCP : Rapid Control Prototyping
HILS : Hardware In the Loop Simulation
12

－42－

2019年度 講演会

ハイブリッド重量車の試験法 ： HILS法
HILSプログラムと実ECU、実HCUが接続された計算機から構成（ECU : Engine Control Unit, HCU : Hybrid Control Unit）

操作・計測

モデル・I/O
Digitalsignalprocessor

操作
PC

電源

ECU
HCU

実物
24V Power
SupplyActualECU
HCUsInterface

HCU

（DSP）

I/F

Battery
model

DSP（車両ﾓﾃﾞﾙ用）（I/Oﾓﾃﾞﾙ用）

Driver model
Acceleration& BrakingInverter
Motor
model

Enginemodel

HEV車両のモデル化
車両諸元の入力- Engine (Torque map)
- MG (Torque & Electric-power cons. map)
- RESS (Internal resistance, Open-circuit voltage)- Vehicle mass
- Transmission efficiency- Inertia- Gear ratio

100

Vehicle Speed (km/h)

操作PC

80
60
40
20
0
0

500

1000
Time
(sec)

1500

2000

Reference vehicle speed(JE05 driving cycle)

2019年度 講演会

13

ハイブリッド重量車の試験法 ： HILS法
燃費試験：計算機（HILSプログラム＋燃費マップ （エンジンホット））排出ガス試験 ：エンジン単体のダイナモ試験（運転点は事前に決定）

エンジン回転数とトルクを決めるための
HILS Programによるシミュレーション走行
ECUの実時間試験（Virtual Testing）

Torque

マップ

排出ガス
L/h

ダイナモメータ

エンジン

rpm

14

－43－

2nd stepはシミュレーション法と同じ【エンジン単体試験】
2019年度 講演会

14

内容
１．概要
２．各種車両の認証試験法
３．次世代電動重量車に対する評価手法
・HILS法の課題整理
課題１ ： プラグインハイブリッド重量車の評価
課題２ ： 新技術搭載電動重量車の評価
・HILS法の課題対応と評価事例

４．まとめ

2019年度 講演会

15

課題１ ： プラグインハイブリッド重量車の評価試験サイクル◆ CD（Charge Depleting）サイクル

例：JE05モード
５サイクル目
終了
サイクル

充電

~

移行
サイクル

停止

４サイクル目停止

３サイクル目停止

２サイクル目

停止

~

バッテリ
ＳＯＣ

停止

停止

充電
満充電

JE05
１サイクル目

ＭＩＮ
1830s

1830s

1830s

1830s

→ 時間

調整運転
６０km/h

JE05
事前運転

停止

バッテリ
ＳＯＣ

停止

◆ CS（Charge Sustaining）サイクル

1830s

日野 メルファ プラグインハイブリッドバス（中型Plug-in HEV）

JE05
本運転

ＭＩＮ
900s

600s

1830s

600s

1830s

→ 時間

CDサイクル内の移行サイクル
・・・エンジンが冷機状態から始動 （コールドスタート）
従来HILS法は、プラグインハイブリッド重量車の評価が困難
2019年度 講演会
16⇒コールドスタートのエンジン状態を計算機で再現できない

16

－44－

課題２ ： 新技術搭載電動重量車の評価
現在市販のハイブリッド重量車のハイブリッド技術は、
ブレーキエネルギーを蓄電装置に回収し、車軸をアシストする
廃棄

回収

利用

ブレーキエネルギー

バッテリ

車軸

排気エネルギー

キャパシタ

エンジン

・・・電動過給機

補機・・・触媒昇温装置

エンジン冷却水エネルギー

・・・車軸駆動モータ

電動技術は、今後 多様化していく・・・エネルギーマネジメントによる環境性能改善が期待される
従来HILS法は、新技術搭載電動重量車の評価が困難⇒リアルタイムの温度や電力情報をハイブリッド制御に適用できない
17

2019年度 講演会

内容
１．概要
２．各種車両の認証試験法
３．次世代電動重量車に対する評価手法
・HILS法の課題整理
・HILS法の課題対応と評価事例
対応 ： 拡張HILSの構築＆精度検証

４．まとめ

18

－45－

2019年度 講演会

対応 ： 拡張HILSの構築
拡張HILS装置≪従来HILSの課題≫

エンジンベンチ・コールドスタートのエンジン状態の再現
・温度情報を考慮したハイブリッド制御の対応

排ガス計測（燃費計測）
触媒

従来HILS装置
実
ECU

HEVモデル

各種温度情報

DPF

実
ECU

エンジン
ダイナモ

実
HCU

情報をフィードバック

実
HCU

エンジン

HEVモデル
インター
フェース

インター
フェース

デ ジタル
シ グナル
プ ロセッサ（ DSP）

デジ タル
シ グナル
プロセッサ
（DSP）

ドライバモデルドライバモデルホス トコンピュータ

ホス トコンピュータ

HILSハードウェア

HILSハードウェア

従来HILSのエンジン部を、モデルから実機に置き換えて評価
2019年度 講演会

19

対応 ： 拡張HILSの構築
従来HILSと既存エンジンベンチを使用
HILS

Operation System

Engine Bench

動力計
制御指令
装置

電源
ECU
HCU

エンジン

通信

通信

I/F
DSP
（車両モデル用）（I/Oモデル用）

操作PC

HILS内の車両モデルを介して、実機エンジンを制御させる↓
エンジン冷却水等の温度情報をもとに、机上で実車同等のハイブリッド制御が再現できる

後処理
装置

動力計

3.0Lディーゼルエンジン（三菱ふそうトラック・バス製）

キャンターエコハイブリッド（三菱ふそうトラック・バス製）

20

－46－

2019年度 講演会

対応 ： 拡張HILSの精度検証
拡張HILS vs. 実車HEV（キャンターエコハイブリッド）

実車 （シャシダイナモメータ＋運転ロボット）

仮想車両 （拡張HILS）

JE05

Engine Speed[rpm]

Vehicle Velocity[km/h]

Cold Start

Exhaust Gas
Temperature [℃]（車両重量：4,705kg）

Hot Start

100
80
60
40
20
0
2500
2000
1500
1000
500
0
250
200
150
100
50
0

Tailpipe
0

500

1000
Time [s]1500

Tailpipe

2000 0500

1000Time [s]

1500

2000

2019年度 講演会

21

対応 ： 拡張HILSの精度検証
Chassis Dynamometer

燃費，排出ガス（JE05, ΔSOC=0）

仮想車両 （拡張HILS）
実車 （シャシダイナモメータ＋運転ロボット）
400

CO2[g/km]

Fuel Economy[km/L]

Fuel Economy

10
5
0

Cold

200
0

Hot

決定係数 (R2)

CO2

Cold

Hot

キャンターエコハイブリッド（三菱ふそうトラック・バス製）

Hot Condition

Accelerator Pedal
Brake Pedal
Vehicle Velocity
Engine Speed

Tolerance (HILS)
―
―
0.97≦
0.97≦

Cold Start
0.88
0.90
0.94
0.91

Hot Start
0.86
0.93
0.94
0.87

Engine Torque

0.88≦

0.82

0.79

（JE05）【拡張HILS】
R2 at Cold & Hot Start↓
Good

仮想車両 （拡張HILS） ≒ 実車 （シャシダイナモメータ）
22

－47－

2019年度 講演会

内容
１．概要
２．各種車両の認証試験法
３．次世代電動重量車に対する評価手法
・HILS法の課題整理
・HILS法の課題対応と評価事例
事例１ ： プラグインハイブリッド重量車の評価
事例２ ： 触媒昇温装置搭載ハイブリッド重量車の評価

４．まとめ

2019年度 講演会

23

Engine Bench

事例１ ： プラグインハイブリッド重量車の評価
Fuel Economy & Emissions
SCR

Temperature

DPF

ECU

Dynamo-meter (DY)

✓排出ガス低減装置（EGR）
やハイブリッド制御が、油・水温等によって変化する

EngineDY Control Board

HEV Model

HCU
Engine
Model

HILS

T/M

Engine移行サイクル（コールドスタート）でエンジンが始動すると、✓エンジン始動後に、エンジン暖機運転を行う

I/F

Motor
InverterBattery

Driver Model
Operation of Accelerator
Brake , Shift

DigitalSignal
Processor
（DSP）

Host
Computer

24－48－

2019年度 講演会

事例１ ： プラグインハイブリッド重量車の評価
プラグインハイブリッド
重量車（5,870kg）

走行開始
SOC

エンジン始動
SOC

発電開始
SOC

エンジン運転
SOC

エンジン
暖機制御

95%

10%

10%

13～10%あり（パラレル方式）
Soak (10min.)1cycle5cycle6cycleGenerating Flag

50

on

100

エンジン暖機制御
Oil Temperature

1000
0

off

Engine Speed

0

0.5

1.0

50
1.5

2.0
Time [h]CD (Charge Depleting) Range

2.5

3.0

Generating
Flag [-]

Battery SOC

02000

EngineSpeed[rpm]

4cycle500100BatterySOC[%]

3cycle3.50
4.0

Oil Temperature [℃]

VehicleSpeed[km/h]

100

JE05 mode

2cycleCS (Charge Sustaining) Range

2019年度 講演会
25
コールドスタートのエンジン状態の評価が可能に

25

Engine Bench

事例2 ： 触媒昇温装置搭載ハイブリッド重量車の評価
触媒昇温装置搭載で、Fuel Economy & Emissions
SCR

Temperature

EHC

ECU

Dynamo-meter (DY)EngineDY Control Board

EHC：触媒昇温装置

HEV Model

HCU
Engine
Model

HILS

T/M

Engine✓各種温度や電力情報に基づくハイブリッド制御が、
リアルタイムに変化する（Electrical Heating Catalyst）

・・・触媒を早期に機能させるため、バッテリ等の電源を使い暖める

I/F

Electrical Connector
Heater Element

Motor
InverterBattery

Driver Model
Operation of Accelerator
Brake , Shift

DigitalSignal
Processor
（DSP）

Host
ComputerSupporting Pins

Support Catalyst
Outer Mantle≪出典：Continental Emitec GmbH≫

26

－49－

2019年度 講演会

事例2 ： 触媒昇温装置搭載ハイブリッド重量車の評価
ΔSOC=0燃費・排出ガス評価✓エンジンや排出ガス後処理装置の温度情報を、ハイブリッド制御に適用可能✓ヒータの消費電力を燃費に反映可能

Fuel Economy [km/L]

拡張HILSで運用

JE05 mode

Hot Start
2.8%

8.0

（車両重量
：4,370kg）

1.9%

7.5
7.0
6.5
6.0
1.2

20.8%

1.0

NOx [g/kWh]（ハイブリッド重量車）

Cold Start

8.5

0.8

ポスト新長期規制値(Hot Start：0.70 g/kWh)

0.6

9.1%

0.4
0.2
0

DPF-Injector-SCR

DPF-Injector-EHC-SCR（従来レイアウト）（触媒昇温付レイアウト）
2019年度 講演会

27
温度情報を考慮したハイブリッド制御の評価が可能に

27

27

内容
１．概要
２．各種車両の認証試験法
３．次世代電動重量車に対する評価手法
４．まとめ

28

－50－

2019年度 講演会

まとめ従来HILS法では評価が困難な、プラグインを含む
ハイブリッド重量車の燃費や排出ガスを高精度に評価できる新たなHILS装置（拡張HILS）を構築した
拡張HILSの特徴（他）✓試験工数の削減が可能
・HILSプログラムを実行しながら実機エンジンを稼働
・実機エンジンの使用により、事前評価（燃費マップ取得等）が不要✓新たな大型設備投資が不要
・従来HILS法と同じ設備（HILS装置、エンジンベンチ）を使用

2019年度 講演会

29

今後
電気重量車、燃料電池重量車の高精度評価法の整備に向けて、拡張HILS手法が活用できるか検討する
従来HILSの電池部や燃料電池スタック部を、モデルから実機に置き換えて評価
電気重量車

燃料電池重量車(Vehicle Control Unit)

EV ModelI/F

Battery
BenchBattery charging& discharging
machineHILS

DigitalSignal
Processor（DSP）

Battery

Driver Model
Operation of Accelerator
Brake , Shift

Motor

InverterBattery

VCU

I/F

FC
STACK

DigitalSignal
Processor（DSP）

Battery

Driver Model
Operation of Accelerator
Brake , Shift

Host
ComputerBattery
Bench

HILS

Motor

Inverter(Vehicle Control Unit)

EV ModelVCU

Temperature

Battery charging& discharging
machineHost
ComputerBatteryFC
STACK

Temperature
Temperature（※イラストの配置等は、説明のためのイメージ）

30

－51－

2019年度 講演会

講演２

燃料電池自動車の水素燃料消費率測定法のバリデーションと国際基準調和への展開
環境研究部

小鹿

主任研究員

健一郎

－53－

燃料電池自動車の水素燃料消費率測定法
燃料電池自動車の水素燃料消費率測定法のバリデーションと国際基準調和への展開

環境研究部 主任研究員 小鹿 健一郎

1

2019年度 講演会

本日の講演内容

1 ．研究の背景と目的
2 ．水素燃料消費率測定方法の概要
3 ．実車両を用いた試験法のバリデーション
4 . 国際基準調和活動への展開

2

－55－

2019年度 講演会

研究の背景• 量産型燃料電池自動車（FCV)がトヨタおよびホンダからそれぞれ2014
年および2015年に販売開始された。
• その後、2017年に、 FCVの水素燃料消費率測定方法を含むWLTP(the Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures)が
GTR (the global technical regulation) No.15として成立した。
• 日本政府はWLTPを国内法規として取り入れる作業を実施している。

国内導入

3

2019年度 講演会

研究の背景と目的• WLTPの国内法規として取入れの一環として、交通研が、水素燃料消費率測定方法のバリデーションを行うこととなった。
• 本WLTPの草案が国際基準調和活動の場で議論されていたころ、量産型車両の発売はまだ行われていなかったため、このバリデーションは量産型車両を対象とした公的研究機関において初めてのバリデーションとなる。
• 本研究では、量産型車両を使用して、水素燃料消費率の測定において影響を与える因子を抽出し、その影響度合いを明らかにするとともに実際の試験方法として実施可能であるか判断することを目的とする。

4

－56－

2019年度 講演会

WLTPに規定されている水素燃料消費率測定方法の概略
重量法

This figure is described in WLTP.
水素燃料消費率は、試験走行前後の外付けタンクの重量を計量し、走行距離と消費された水素の量から計算される。
詳細な試験手順はGTR-No. 15 Annex 8, Appendix 7に記載されている。

2019年度 講演会

5

WLTPに規定されている水素燃料消費率測定方法の概略
本研究において注目する要素

This figure is described in WLTP.

FCVに特有の要素として、ボンベの計量と水素供給配管での水素ロスに焦点をあてて影響評価を行う。

6

－57－

2019年度 講演会

試験法バリデーションの概略
1. WLTPに基づく水素燃料消費率の試験を実施
WLTC

2. FCVを対象とした試験特有の要因に着目した感度分析•••

計量読み取り精度
配管内のデッドボリ
ューム
配管切り替えの遅れ

電子天秤

水素供給配管7

2019年度 講演会

2年間で2台の車両を試験
2台の量産型燃料電池自動車を対象に調査を実施

天秤は同じものを使用し、試験車両ごとに水素供給配管を準備した。
天秤外観

2種類の配管模式図

最小読み取り値（0.005 g)

8

－58－

2019年度 講演会

試験車両Aの水素供給配管

水素のロスが最小になるように設計

9

2019年度 講演会

試験車両Aの水素燃料消費率と消費量の相対比較••

Lowフェーズの水素燃料消費率を基準にした相対比較では値の幅は95%-103%であった。
水素消費量はLowフェーズが最も少なかった。

消費した水素量の計測精度が最も影響を与えるのはLowフェー
ズの水素燃料消費率測定であることが明らかとなった。
10

－59－

2019年度 講演会

FCV特有の要因に関する感度分析
感度分析のための条件設定

0.67 kg/ 100 km in Low phase20.6 g / 3.095 km
150 km/kg (Lowフェーズ)
日本表記

実際の車両試験の結果と、今後の車両性能の向上を想定し、Lowフェーズの水素燃料消費率150 km/kgの車両を想定した。

2019年度 講演会

11

水素消費量計測による影響
水素消費量が0.1ｇ変化した際の水素燃料消費率
ChangeAmountRate

Relative change

Original

20.6 g150.2 km/kg-+ 0.1 g20.7 g149.5 km/kg-0.5 %- 0.1 g20.5 g150.9 km/kg+0.5 %

水素消費量0.1 g(WLTPで規定されている重量計の最小読
み取り値)の対するズレに水素燃料消費率への影響は最大0.5％であった。

12

－60－

2019年度 講演会

水素供給配管のデザインによる影響（過大に見積もられるケース）

配管体積をもとに推計された最大損失量0.053 g=最小読み取り値(0.1 g)の半分程度
水素燃料消費率への影響は、最大0.3%程度と想定された。

13

2019年度 講演会

水素供給配管の切り替え遅れによる影響
試験条件
Lowフェーズ走行終了後、ブレーキを踏みながらアイ
ドル状態を維持（30秒、60秒、120 秒）

60秒まで水素燃料消費率はほとんど変化しなかった。
仮に配管の切り替え作業が2-3秒程度遅れたとしても、水素燃料消費率の計測結果に影響を与えないことが確認された。
14

－61－

2019年度 講演会

試験車両Bの水素供給配管

Low, Medium, Highフェーズを連続で試験できるように設計

15

2019年度 講演会

試験車両Bの水素燃料消費率と消費量の相対比較••

Lowフェーズの水素燃料消費率を基準にした相対比較では値の幅は68%-100%であった。
水素消費量はLowフェーズが最も少なかった。

消費した水素量の計測精度が最も影響を与えるのはLowフェー
ズの水素燃料消費率測定であることが明らかとなった。
16

－62－

2019年度 講演会

FCV特有の要因に関する感度分析
感度分析のための条件設定

0.67 kg/ 100 km in Low phase20.6 g / 3.095 km
150 km/kg (Lowフェーズ)
日本表記•

試験車両BのLowフェーズでの水素消費量は20.6 gよりも大きかった。

引き続き、Lowフェーズの水素燃料消費率150 km/kgの車両を想定して感度分析を行うこととした。

2019年度 講演会

17

水素消費量計測による影響
水素消費量が0.1ｇ変化した際の水素燃料消費率
ChangeAmountRate

Relative change

Original

20.6 g150.2 km/kg-+ 0.1 g20.7 g149.5 km/kg-0.5 %- 0.1 g20.5 g150.9 km/kg+0.5 %

水素消費量0.1 g(WLTPで規定されている重量計の最小読
み取り値)のズレに対する水素燃料消費率への影響は最大0.5％であった。

18

－63－

2019年度 講演会

水素供給配管のデザインによる影響（過少に見積もられるケース）
水素配管のデザインにより走行に使用された水素が過少に見積もられるケースを再現し、その影響の大きさを評価した。
本ケースが発生する例
試験前の配管内圧力が2.3 MPaに設定されているが、試験終了時に配管内圧力が1.7 MPaまで低下している。
この場合、FCVはタンクからだけでなく、配管内に存在した水素も消費して走行したことになる試験前後で配管内圧力が変化するように意図的に設定しその影響を評価する。
19

2019年度 講演会

水素供給配管のデザインによる影響（過少に見積もられるケース）
該当部分の配管体積の計算影響を受ける配管内の体積を0.689 Lと見積もった。
20

－64－

2019年度 講演会

過少評価される水素重量の算出
圧力差を意図的に生じさせない場合試験を行うと約0.1 MPaの圧力差が、圧力差を意図的に生じさせない場合でも発生した。 この時配管内から供給された
水素は0.036 gであり、Lowフェーズ150 km/kgに対する影響は0.2%であった。
これは規定された天秤の最小読み取り値 (0.1 g)よりも小さい値であった。
21

2019年度 講演会

過少評価される水素重量の算出
圧力差を意図的に生じさせた場合

条件２および３における配管内から供給された水素の量はそれぞれ0.082 g と0.195 gであった。
今回の実験系では試験前後の圧力差が 0.35 MPa未満であれば、過少評価される水素量は 0.1 g未満であると推定さ
れた。

22

－65－

2019年度 講演会

水素供給配管の切り替え遅れによる影響
試験条件
Lowフェーズ走行終了後、ブレーキを踏みながらアイ
ドル状態を維持（10秒、15秒、20秒、 30秒）
本試験車両の場合、グラフの傾きより1秒あたり0.067gの水素が消費されていることが明らかとなった。よって、配管の切り替えが1秒遅れた場合、150 km/kgの
水素燃料消費率に対して、約0.3％の影響を生じると推定された。

23

2019年度 講演会

バリデーションのまとめ» WLTPに記載された方法によりFCVの水素燃料消費率を測定を実施した。
» 実際の試験により得られた結果をもとに、Lowフェーズにおける水素燃
料消費率が150 km/kg の車両を想定して、水素燃料消費率に影響を与える要因の感度分析を行った。
» 本調査において評価した項目の影響度はどれも 0.5%未満であったことからWLTPに記載された方法でFCVの水素燃料消費率が適正に測定できると結論づけた。
» また、今回のバリデーションでは、配管の設計や制御が水素燃料消費率の測定に影響を与える可能性が示唆された。（今回の調査では、問題はなかったが、将来問題となるケースが起こる可能性がある。）

24

－66－

2019年度 講演会

国際基準調和活動への展開
FCVの水素燃料消費率» 交通研でのバリデーションの結果をもとに、『配管に由来する影響があった場合、その影響を補正できる』ように試験法の修正提案を行った。
» 審議は、WLTP-IWGおよびGRPEを通過し、2019年6月に開催されるWP29で投票が行われることになっている。
» WP29で可決されるとFCVの水素燃料消費率の測定方法に、『配管に由来する影響を補正』の項目が正式に追加されることとなる。
FCVの一充填走行距離測定法» 現在、WLTPに規定のないFCVの一充填走行距離測定法を交通研にて検討中。

25－67－

2019年度 講演会

講演３

電動化技術搭載乗用車からの PN 排出実態評価
環境研究部

松本

研究員

祐太

－69－

電動化技術搭載乗用車からのPN排出実態評価
PN

環境研究部 研究員 松本祐太

12019年度 講演会

講演内容
1 ．背景
2 ．本検討における計測対象と目的
3 ．試験条件
４ ．計測結果
５ ．まとめと今後の展望

2

－71－

2019年度 講演会

1. 背景2019年度 講演会

3

大気環境における粒子
大気環境における粒子＝ 人体に悪影響を及ぼす有害物質
 呼吸器疾患の増加
 より微小なものほど有害

大気中における
2.5 µm以下の粒子
 全体としては改善傾向
 都市部などで局所的に高排出更なる改善が望ましい
平成29年度大気汚染報告書（環境省）

4

－72－

2019年度 講演会

自動車排出ガスと粒子状物質
自動車も、PM2.5の排出源である
かつて、ディーゼル車排出ガスの「黒煙」として社会問題化⇒ 後処理装置”DPF”の普及により解消 ※ Diesel Particulate Filter
DPFの概念図

DPFなし

DPFあり

イビデン株式会社HPより※ 東京都環境局HPより

一方で…

ガソリン車の排出ガスに含まれる粒子にも注目
2019年度 講演会

5

自動車排出ガスに含まれる粒子の計測
粒子個数計測（PN）

粒子重量測定（PM）

23 nm

所定の諸元のフィルターで捕集した粒子の重量を、走行終了後に計測※ Particle Number

2.5 µm 特定の大きさの粒子の個数を連続的に計測※ 概念図

異なる特徴を持った2種類の計測法がある
6－73－

2019年度 講演会

各計測手法における計測対象
PM

PN

PM：フィルターを用い、排出ガスから
気体でない物質を捕集する
PN：特定の大きさの固体物質（炭素の粒子、すす）のみを計測対象とする

S. Nakamura, (2009).

※ 特定の大きさ以外の固体物質や、炭化水素は計測を妨害する

計測手法によって測定対象が異なる
2019年度 講演会

7

PN計測の特長①

PN / 105 [pcs cm-3]③① 数十nm程度の微小な粒子に対して高感度
（左図）

50
40
30

②

20

D. B. Kittelson（1998）.

10
0

0

5

10

time [min]

15

20

25

② リアルタイムでの計測が可能③ 粒子排出レベルの変化に対して高感度PN計測により、粒子排出レベルの変化をより明確に把握
8－74－

2019年度 講演会

2. 本検討における計測対象と目的2019年度 講演会

9

ガソリン車とPN
ハイブリッド車概念図

ガソリン車におけるPN 冷間始動において多く排出 モード走行開始後、最初の加速時に特に多く排出電動化技術搭載車（ハイブリッド車）の特徴
 流通量が継続して増加中 エンジンとモーターを運転条件に応じて併用
 特に低速走行においてモーターを重点的に使用
 最初の加速時の粒子排出は抑制される？
2019年度 講演会
 エンジンの間欠運転で、冷間始動の影響が長期化？
10－75－本検討の目的
ハイブリッド車からの排出ガスにおける粒子状物質の実態を把握する

 実車を用いたモード走行試験によるPN計測

11

2019年度 講演会

3. 試験条件

12－76－

2019年度 講演会

試験車両および試験条件• エンジン車（平成20年製）：
基準車

本検討における試験条件– 1.8 L, 無過給（ポート噴射）– 後処理：三元触媒• HEV A（平成24年製）– 1.8 L, 無過給（ポート噴射）– 21.5 A hr, モーター出力60 kW– スプリット方式ハイブリッド– 後処理：三元触媒、排気再循環• HEV B（平成27年製）• 走行モード：WLTC（LMH）– 2.5 L, 無過給（ポート・直噴併用）– 6.5 A hr, モーター出力105 kW– スプリット方式ハイブリッド– 後処理：三元触媒、排気再循環※ いずれもガソリンエンジン搭載車※世界統一試験サイクル、Worldwide harmonized Light duty Test Cycle• 始動条件：冷間始動
13

2019年度 講演会

燃料噴射方式の違いと粒子
ガソリンエンジンの燃料噴射方式

 現在、直噴車の流通量が増加傾向にある
 一方で、使用過程車としてはポート噴射車の方がいまだ主流
14

－77－

2019年度 講演会

ハイブリッド方式の違い③ スプリット方式① パラレル方式② シリーズ方式① パラレル方式：エンジンとモーターの併用② シリーズ方式：エンジンは発電のみに用い、モーターのみで駆動③ スプリット方式：パラレル方式とシリーズ方式の併用
2019年度 講演会

15

PN計測における装置構成
PN計測試験概念図（シャシダイナモ試験）
本手法は国連規則第83に準ずる
本手法は国連規則第 シャシダイナモ上において、所定の速度パターンで車両を走行させる
 得られた排出ガスをすべてCVSに導入
 CVSで一定流量にまで排出ガスを希釈し、妨害物質を除去したのち
粒子計測装置に導入

H. Yamadaet al., (2015).
16

－78－

2019年度 講演会

4. 計測結果

2019年度 講演会

17

モード成績
モード成績
算出方法：

[粒子個数濃度の平均値（pcs m-3）]×[モード走行中の希釈ガス総量（m3）][モード走行距離（km）]

PN / 1011 [pcs km-1]

10
8
6ΔSOC = 0.16 A hr

ΔSOC = -0.78 A hr

4
2
0

エンジン車

HEV A

HEV B

いずれも1011 pcs km-1オーダーの排出PN
エンジン車に対し、HEV Aは54 %、HEV Bは42 %少ない排出PN
18

－79－

2019年度 講演会

フェーズごとの成績
PN / 1011 [pcs km-1]

40
30
20
+98 %
-85 %
-19 %

10
0

HEV A

エンジン車

LMH

L

M

H

-64 %
+71 %
-17 %
HEV B

2台のHEVは、エンジン車と比較して、••••

L-PhaseにおいてはPNが少ない（HEV A：-85 % HEV B：-64 %）特にHEV Aについては、L-PhaseのPNが最大ではない
M-PhaseにおいてはPNが多い（HEV A：+98 % HEV B：+71 % ）H-PhaseにおいてはPNがほぼ同等（HEV A：-19 % HEV B：-17 %）19

2019年度 講演会

L-PhaseにおけるPN時間波形（エンジン車vsHEV A）
Vehicle Speed[km hr-1]

100
80
60
40
20
0

2

4

time / min

6

8

10

5

-3

PN / 10 [pcs cm ]

50
エンジン車
HEV A

40
30
20
10
0

2

4

time [min]

6

8

10

20

－80－

一山めの加速時に、エンジン車はPN最大
一山めの加速時に、
HEV AはほとんどPNなし（ピーク値9100 pcs cm-3）
HEV Aは、
L-Phase全体を通して少ないPNが継続
一山めの加速時の排出、それ以降の排出をともに抑制
2019年度 講演会

5-3

PN / 10 [pcs cm ]

50
エンジン車
HEV A

40
30
20
10
0

2

4

time [min]

6

8

10

3000
Engine speed [rpm]

エンジン車
HEV A

2000
1000

0

2

4

time [min]

6

8

10

CO2 emission / 10 [ppm]

3

4

エンジン車
HEV A

2
1

0

2

4

time [min]6

運転状態の比較（エンジン車vsHEV A, L-Phase）
HEV Aは、
主に速度回復時にエンジン作動（エンジン停止時間：79.5 %）一山めのエンジン回転数が矩形状に変化かつ、
燃料消費量と相関する
CO2量も低く推移しており、充電目的のエンジン稼働を示唆
4-5 minにおいては、エンジン車と同等の回転数とCO2量であり、動力としてのエンジン稼動を示唆

主としてシリーズ方式で走行し、燃料使用量も少ないため
10
2019年度 講演会
21
PNが大幅に抑制

8

M-PhaseにおけるPN時間波形（エンジン車vsHEV A）
Vehicle Speed[km hr-1]

100
80
60
40
20
0

10

11

12

13

14

time / min

15

16

17

エンジン車
HEV A

40
30

5

-3

PN / 10 [pcs cm ]

50

20
10
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

22

－81－

エンジン車については、
L-Phase中～後半と同等の排出PN
HEV Aは、
主に速度回復時に、比較的少ないもののエンジン車を上回る
ピークが多数確認された（106 pcs cm-3以下）
エンジン車では見られなかった
2019年度 講演会
PN排出挙動を確認5-3

PN / 10 [pcs cm ]

50
エンジン車
HEV A

40
30
20
10
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

3000
Engine speed [rpm]

エンジン車
HEV A

2000
1000
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

CO2 emission / 10 [ppm]

3

4

エンジン車
HEV A

運転状態の比較（エンジン車vsHEV A, M-Phase）
HEV Aは、
ほとんどすべての減速時にエンジン停止し、間欠運転（エンジン停止時間：55.1 %）速度回復時などにエンジンが稼働するが、回転数・CO2量
ともにエンジン車と同等か、やや上回る傾向
M-Phase開始時点において、冷却水温が40 ℃程度低い

2
1
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

23

間欠運転の影響により、エンジンが低温の条件が2019年度 講演会
長期化し、PNがやや増大

L-PhaseにおけるPN時間波形（エンジン車vsHEV B）
Vehicle Speed[km hr-1]

100
80
60
40
20
0

2

4

time / min

6

8

10

5

-3

PN / 10 [pcs cm ]

50
エンジン車
HEV B

40
30
20
10
0

2

4

time [min]

6

8

10

24

－82－

一山めの加速時に、エンジン車、HEV B
ともにPN最大だが、
HEV Bのピークの立ち上がりがやや遅れているHEV Bは、
L-Phase全体を通して少ないPNが継続
HEV Aと同様に、一山めの加速時の排出、2019年度 講演会
それ以降の排出をともに抑制

5-3PN / 10 [pcs cm ]

50
エンジン車
HEV B

40
30
20
10
0

2

4

time [min]

6

8

10

3000
Engine speed [rpm]

エンジン車
HEV B

2000
1000

4

CO2 emission / 10 [ppm]

0

2

4

time [min]

6

8

3

10

運転状態の比較（エンジン車vsHEV B, L-Phase）
HEV Bは、
主に速度回復時にエンジン作動（エンジン停止時間：75.3 %）一山めのエンジン回転数は矩形状だが、瞬間的に回転数が増大する箇所があり、かつ、CO2量も瞬間的に増大しており、充電目的だけではない
エンジン稼働を示唆

エンジン車
HEV B

静止からの始動にモーターを用い、
速度回復時にエンジンを用いる
ことで全体的にPN抑制
2019年度 講演会
10
25

2
1

0

2

4

time [min]68M-PhaseにおけるPN時間波形（エンジン車vsHEV B）
Vehicle Speed[km hr-1]

100
80
60
40
20
0

10

11

12

13

14

time / min

15

16

17

エンジン車
HEV B

40
30

5

-3

PN / 10 [pcs cm ]50

HEV Bは、
主に速度回復時に、比較的少ないもののエンジン車を上回る
ピークが多数確認された（106 pcs cm-3以下）

20
10
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

26

－83－

HEV Aと同様に、エンジン車では見られなかった
PN排出挙動を確認
2019年度 講演会

5-3

PN / 10 [pcs cm ]

50
エンジン車
HEV B

40
30
20
10
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

3000
Engine speed [rpm]

エンジン車
HEV B

2000
1000

4

CO2 emission / 10 [ppm]

0

10

11

12

13

14

time [min]

15

3

16

17

エンジン車
HEV B

2
1
0

10

11

12

13

14

time [min]

15

16

17

27

運転状態の比較（エンジン車vsHEV B, M-Phase）
HEV Aは、
ほとんどすべての減速時にエンジン停止し、間欠運転（エンジン停止時間：57.2 %）速度回復時などにエンジンが稼働するが、回転数・CO2量
ともにエンジン車とほぼ同等
M-Phase開始時点において、冷却水温が30 ℃程度低い
直噴による燃料供給

間欠運転の影響に加え、燃料噴射方式の影響に2019年度 講演会
よってPNがやや増大

5. まとめと今後の展望

28

－84－

2019年度 講演会

今回の検討のまとめ
ハイブリッド方式、および燃料供給方式が異なる3車種を対象とし、PN計測を実施した
モード走行全体では、ハイブリッド車はエンジン車と比較して42-54 %PNが少なかったフェーズごとの排出成績として、ハイブリッド車は• L-Phaseにおいて、静止からの始動や速度回復など、場面に応じてモーターとエンジンを使い分けることによって、エンジン車と比較して64-85 %PNを抑制• M-Phaseにおいて、L-Phaseにおける間欠運転に起因する
暖機の遅れなどによって、エンジン車と比較して71-98 %PNが増大• H-Phaseにおいては、
エンジン車とほとんど同等の排出量であった29

2019年度 講演会

今後のPN計測に関する取組① 実車を用いたPN排出実態把握・・・今回② 計測手法がPNに及ぼす影響の検討・・・今後併せて実施

モード走行と、リアルワールドにおける実路走行は同一条件でない可能性がある
モード走行におけるPN計測は法規レベルで確立されている一方、実路走行におけるPN計測は更なる検討が必要
現在市販されている車載式PN計Ex.) PN-PEMS（凝縮式、荷電式）、PNセンサー（荷電式）※ Portable Exhaust Measurement System

各計測機器の特性把握などを通じ、2019年度 講演会
実路走行におけるPN計測手法を提案していきたい
30
－85－

講演４

重量貨物車のリアルワールドにおける環境性能評価－ NOx センサベースの車載計測器（SEMS）の活用－
環境研究部

山本

主任研究員

敏朗

－87－

重量貨物車のリアルワールドにおける環境性能評価－NOxセンサベースの車載計測器（
NOxセンサベースの車載計測器（
センサベースの車載計測器（SEMS)
SEMS)の活用－

環境研究部 主任研究員 山本敏朗

1

2019年度 講演会

講演内容
1 ．研究の背景
2 ．研究の目的
3 ．SEMSの構築
4 ．SEMS活用による環境性能評価
5 ．まとめ / 今後の展開

2

－89－

2019年度 講演会

1 . 研究の背景●排出ガス規制の強化にもかかわらず、実際の路上走行（リアルワールド）
では排出ガスが低減していない車両が存在するとの懸念がある。
●このことから、中央環境審議会「今後の自動車排出ガス低減対策のあり方について（第十一次報告）」にて、路上走行時に新車認証時の排出ガスレベルが維持されていることを確認する手法として、車載型排出ガス測定シ
ステム（PEMS: Portable Emissions Measurement System）を用いる方法について検討する必要がある旨が指摘された。

●既に、欧米では重量車にPEMSを搭載して、種々の走行条件での排出ガスを測定し、それらのデータを用いて、リアルワールドにおける環境性能を評価する方法（ Moving Averaging Window （MAW）法 等）の検討が進んでいる。

2019年度 講演会

3

1 . 研究の背景★欧米で開始されたＰＥＭＳ試験とは・・・★欧米で
欧米でで開始されたＰＥＭ
車載型排出ガス分析装置（PEMS)GPS

Load Tank

PEMS用
ガスボンベ

ＰＥＭＳの課題
使用過程車試験の場合

排出ガス流量計(Pitot Tube)

ガス採取管

設置場所の問題
１００ｋｇ超のＰＥＭＳを荷台へ設置するとき、我が国ではバンボディが多いので、サンプリングプローブ等を通すために荷台に穴を開ける等の加工が必要となる。

商用車占有の問題

簡易型
型ＰＥＭＳ
Ｓ（SEMS）
Ｓ（SEMS
SEMS）の導入

ＰＥＭＳの取り付けおよび操作は専門の技術者が行うため、試験対象の商用車を一定期間借用する必要がある。これに伴って事業者は経済的な不利益を被ることになる。

SEMS : Sensor-based Emissions Measurement System
4－90－

2019年度 講演会

2 . 研究の目的
デジタル式の運行記録計（デジタコ）に、
ＮＯｘセンサ信号や吸入空気量、燃料噴射量等のＣＡＮ信号等を取り込むことにより、
新たに「
に「NOx
NOxセンサベースの車載計測器」を構成し、これをを簡易型ＰＥＭＳ
Ｓ（SEMS）として用いて、リアルワールドにおける環境性能を評価
Ｓ（SEMSする方法を構築する。
SEMS : Sensor-based Emissions Measurement System

本報告では、 「NOxセンサベースの車載計測器（SEMS)」の基本コンセプトを提示し、同装置のNOx濃度の測定性能、 CO2濃度の算出性能等を検証するとともに、その活用例を示す。

2019年度 講演会

5

3 . SEMS
Sの構築
NOxセンサベースの車載計測器（SEMS）の構成例
N
O センサベNOxセンサ

熱電対
排出ガス

NOxセンサ電圧調整器
排出ガス温度信号

CAN

ピトー管

排ガス流量信号(Controller
Area
Network)

O2濃度信号

ピトー管式流量計の取外し
NOxセンサ
排出ガス流量データの取得： SEMSを、長期間に渡り車両に装着する場合、流量計測部品が脱落する可能性が考えられた。
ピトー管式流量計を外して、
CAN信号の「吸入空気量+燃料噴射量」
により算出した。

NOx 濃度信号
車速信号
エンジン回転信号

吸入空気量
燃料噴射量
等

GPS

デジタコ
（デジタル式運行記録計）

6

－91－

2019年度 講演会

3 . SEMS
Sの構築
築NOxセンサ素子の構成
B1出力（O2汲み出し量）

NOx センサの原理

NOx センサの外観

B2出力（O2汲み出し量）

排出
ガス

計測原理式

NOx量（真値） = NOx出力－（排出ガス中 O2量－B1出力－B2出力）（O2汲み出し量）
測定原理

ZrO2素子のＯ2ポンプ機能を利用

O2を測定空間から汲み出し、
NOx測定用ポンプでNOxをO2とN2に分解し、そのO2分圧をO2イオン伝導量として検出する。

NO：0～1500ppm 出力：0.3～4.8V
NOx 濃度出力
応答性： <400m sec
O2 濃度出力NO2 はNOに分解して測定

O2=0%～O2=18% 出力：2.5～4.5V
応答性： <200m sec

CO2 濃度： NOx センサのO2 濃度出力を用いて算出
2019年度 講演会

1

3 . SEMS
Sの構築
サーバーの構築

SEMSのデータ収集の流れ

データ処理・分析・評価
タ処理 分析
サーバー

信号入出力の改良： アナログ信号をCAN信号に変換し、車両CAN信号に統合

排出ガス量、燃料消費量等の演算，EGR装置・尿素SCRシステム等の作動状態評価
路上走行時排出ガス評価

車両
温度・湿度・大気圧
センサ

接続

温度、湿度、大気圧

サンプリングレート： 0.1 sec

信号入出力の改良
CAN

エンジン冷却水温，エンジントルク
エンジン回転速度，後軸荷重
燃料噴射量，吸入空気量 等

ＮＯｘセンサ

ＮＯｘ濃度出力
Ｏ２濃度出力車両走行データ収集
両走行デ タ収サーバー

接続

ＮＯｘ排出量，燃料消費量，ＣＯ２排出量，
運行情報，位置情報 大気温・湿度 等を取得・集積サンプリングレート： 0.1 sec

ピトー管式流量計

CAN信号に変換後、接続

排出ガス流量出力
排出ガス温度出力

拡張
ハーネス

専用パケット回線

サンプリングレート： 1.0 sec
調整サンプリングレート： 0.5 sec

GPS
車速センサ

基本
ハーネス

改造デジタコ

通信用
通信用ソフト用ソフト
ウェアの構築通信モジュールジュール

送信データ間隔： 1 sec , 60 sec 選択
イベントトリガー送信
手動送信

エンジン回転センサ
サンプリングレート： 0.5 sec

2

－92－

2019年度 講演会

3 . SEMS
Sの構築

NOxセンサのNOx濃度測定性能

JE05モード試験結果（定置型分析計およびPEMSとの比較）

NOx濃度の測定性能の検証

NOxセンサのNOx濃度測定値と定置型排出ガス分析計およびPEMSによる
NOx濃度測定値を時系列で比較した結果

ＮＯｘセンサ信号を用いて計測したＮＯｘ濃度と、定置型分析計による測定値あるいはＰＥＭＳによる測定値を比較し、 測定の正確さや相関性を検討した。

3者の測定値はよく一致している。
ただし、NOxセンサ濃度の50ppm以下の低濃度域がノイジーになっている部分が認められ、NOxセンサの低濃度域の測定において、不安定な要因の存在が推察される。

NOxセンサと定置型排出ガス分析計との相関

NOxセンサと定置型
排出ガス分析計との間には極めて強い相関性が認められる。

NOxセンサにより、実用レベル
でのNOx濃度測定が可能

2019年度 講演会

9

3 . SEMS
Sの構築

ＮＯｘセンサのＯ２濃度測定値を用いたＣＯ２濃度算出方法

CO2濃度の算出方法
dry-O2-CO2関係式 ＋H2Oﾓﾙ分率
y = -0.6338x + 13.31

CO2濃度の算出精度の検証

wet-CO2を算出

ＮＯｘセンサ信号を用いて算出したCO2濃度とＰＥＭＳによる測定値を比較し、 算出の正確さを検討した。

直線近似式： (wet状態）
y = -0.5664x + 12.147

ﾃﾞｨｰｾﾞﾙ排出ｶﾞｽ： 軽油 完全燃焼 →次式が成立

NOxセンサによるCO2濃度の算出値とPEMSによる
CO2濃度測定値の比較（都市内一般道走行時）

CO2濃度(%) = 100 / (4.76・λ + H/C・ (1.19・λ + 0.25))
λ=1，H/C=1.91のときの排出ｶﾞｽ中のCO2濃度

NOxｾﾝｻにより算出されたCO2濃度 [%]13.31

NOxセンサ_CO2

PEMS_CO2

ﾃﾞｨｰｾﾞﾙ排出ｶﾞｽ
dry-CO2
y = -0.6338x + 13.31
冷却水温

wet-CO2直線近似式：
y = -0.5664x + 12.147

車速

両者は概ね一致している。

21
NOxｾﾝｻO2濃度 [%]テールパイプガス温

空気中のO2濃度
10－93－NOxセンサにより、実用レベル
でのCO2濃度算出が可能
2019年度 講演会

3 . SEMS
Sの構築
路上走行時のNOx排出量の評価方法
路上★ 路上走行時の排出量を計算するために要求される瞬時排出ガス流量およびエンジン仕事量を高精度に測定することは困難である。
そのため、エンジン仕事量 (1 kWh) 当たりのNOx排出量 (g/kWh) は、路上走行時の高精度な指標として使いにくい。

重量車のNOx排出量の評価指標として、排気管から排出されたCO2排出量 (1 kg)
当たりのNOx排出量 (g) を、NOx排出率 (g/kg-CO2) と定義して用いる。
NOx 排出率 (g/kg-CO2) = NOx 排出量 (g/test) / CO2 排出量 (kg/test)
ＮＯｘ排出率＝

ΣＮＯｘ濃度Σ
ＮＯｘ濃度×排出ガス流量×ＮＯｘ密度
ＮＯｘ濃度
ΣＣＯ２濃度×排出ガス流量×ＣＯ２密度★ 上記の指標は、同一の瞬時排出ガス流量で分母と分子を算出するため、瞬時排出ガス流量の測定誤差が相殺されて、排出ガス流量の測定精度の影響を受けにくい利点がある。

★ NOx排出率 (g/kg-CO2) の有効性を、シャシダイナモメータ試験および路上走行試験により検証した。
2019年度 講演会

11

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用
用車両
両によるSEMS活用に関する実証試験
実際に事業者が運用している車両にSEMSを装着し、通常運送業務走行での各種データを取得して、SEMSの実用性能およびリアルワールドにおける環境性能評価法を検討

実証試験で用いた運送事業用車両の主な諸元とSEMSで取得したデータ
試験車両の主要諸元
SEMS取得データ
車両カテゴリ

中型貨物車

車両重量 (kg)4,330

最大積載量 (kg)3,400

車両総重量 (kg)7,840

エンジン型式

直列4気筒，ｲﾝﾀｰｸｰﾗｰﾀｰﾎﾞ

エンジン排気量 (L)5

エンジン最高出力 (kW/rpm)

177/2400

エンジン最大トルク (Nm/rpm)

765/1600

排出ガス対策DPF，EGR，尿素SCR

適合排出ガス規制

平成28年規制

SEMS取得データ
基本信号

車速
エンジン回転速度
GPS
CAN信号
燃料噴射量
エンジン冷却水温度
吸入空気量
エンジントルク
エンジン回転速度
後軸荷重
EGRバルブ開度
アナログ信号 NOxセンサ NOx濃度出力
NOxセンサ O2濃度出力↓変換
NOxセンサスタンバイ信号
CAN信号
テールパイプ排出ガス温度
車両進行方向空気流動圧
アクセサリ電源信号（計測開始トリガー）
シリアル信号 大気温度
大気湿度
大気圧力

12

－94－

SEMS取得データに関する改良・GPSの出力フォーマット
を世界測地系に変更
・排ガス流量信号の代替として、「吸入空気量信号+燃料噴射量信号」を用いた
・積載時の後軸荷重信号と空積載時の後軸荷重信号の差分から積載重量を算出
・アナログ信号をCAN信号に変換してCAN信号入力に統合した↓
アンプ、信号ケーブル等の減少によりシステムの簡素化

2019年度 講演会

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用車車両にによるSEMS活用に関する実証試験
実証試験期間
平成30年12月 3日～平成31年 2月 1日 （運送事業走行： 39日間）
SEMSの運送事業用車両への取付状況 取り付け前の状態に復帰できるように配線・取付を行っている
走行試験開始1週間後に、取り付け状態の確認を行った

デジタコの取り付け状況

NOxセンサ等計測部の取り付け状況

ｱﾅﾛｸﾞ-CAN信号変換器の取り付け状況

車両進行方向空気流動圧
圧 計測部

デジタコ

NOx
Oxセンサ電圧調整部

車両進行方向空気流動圧計測用
ピトー管の取り付け状況

大気温度・大気湿度・大気
圧センサの取り付け状況

ピトｰ
ｰ管

ｱﾅﾛｸﾞ
ｸﾞ—
—CAN
N信号変換器NOxセンサ等の取り付け状況

圧力センサ

センサ

温度センサ
温
NOx
NO
Oxセンサ

計測用に排気管一式を用意して元の排気管と取計測用に排気管り替えている2019年度 講演会

13

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用車車両にによるSEMS活用に関する実証試験
CAN信号から算出した排出ガス流量の正確さの検証シャシダイナモメータ試験によるデータ検証
走行時におけるNH3スリップの確認
NOxセンサには、NH3をNOxとして誤検知するNH3干渉の問題が存在する。
走行時における排出ガス中のNH3濃度をフーリエ変換赤外分光法（FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy）ガス分析計により測定した。

実証試験において、排出ガス流量は、CAN信号を用いて、「（吸入空気量＋燃料噴射量）/排出ガス密度」から算出した。
CVSバッグ法による計測値を真値として各種の方法の測定精度を検証した結果

WHVCモード 全積載 コールドスタート

NH3

走行時にNH3の排出は認められず、本試験車両においては、NOxセン
サ使用時のNH3の干渉について考慮しなくてもよいと考えられた。

14

－95－

「（吸入空気量＋燃料噴射量）/排出ガス密度」は、誤差が小さく排出ガス流量の算出に使用できると判断した。
2019年度 講演会

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用車車両にによるSEMS活用に関する実証試験
シャシダイナモメータ試験によるデータ検証
NOx排出量 (g/kWh) とNOx排出率 NOx/CO2 (g/kg-CO2) の関係を検証

試験車両の排出ガスおよび燃費性能の把握認証試験で用いられるNOx排出量（g/kWh）と、NOx排出率 NOx/CO2 (g/kg-CO2) の関係を明らかにするために各種の走行条件での試験を実施
以下に示す各種の走行条件
での試験結果をプロットした｡

JE05モード（半積載）走行時のNOx排出量： 0.262 g/kWh

WHVCモード
JE05モード
東京都No.3モード
東京都No.10モード

Idling Stop ON/OFF
Eco mode ON/OFF
積載量： 全積、半積、空積
エンジン始動条件： Cold、Hot

0.58

WHVCモード走行時のNOx排出量： 0.173 g/kWh【参考】 WHTCモード規制値
NOx排出量： 0.4 g/kWh
JE05モード（半積載）走行時の燃費： 7.95 km/L
【参考】 カテゴリクラスT4燃費基準値： 7.24 km/L

0.4

・両者には極めて強い相関性が認められることから、NOx排出率 NOx/CO2 (g/kg-CO2)は、
路上走行時のNOx排出量の評価指標として有効である。
・NOx排出量の規制値0.4 g/kWhは、NOx排出率0.58 g/kg-CO2に相当し、この値を路上走行試験におけるNOx低減性能の判断基準とした。
2019年度 講演会

15

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両に運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
によるSEMS活用に関する実証試験
2018年12月10日往路 実証試験（全体概要）
茨城県鹿嶋市～神奈川県大和市

平均走行速度 61.6 km/h
茨城県鹿嶋市

神奈川県大和市

走行距離割合走行時間割合（エンジン停止時間は含まず）

16

－96－

2019年度 講演会

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用車車両にによるSEMS活用に関する実証試験
2018年12月10日往路 実証試験（全体概要）
茨城県鹿嶋市～神奈川県大和市
走行ルート

2018/12/10（往路）

総エンジン作動時間

走行時間

平均車両走行速度

走行距離

積載重量
[kg]

[km/L]

燃費

CO2排出量NOx排出量[g/kWh]

平均排出ガス温度
[℃]

3.1

2.6

61.6

160.3

1830

7.5

710.3

0.717

184

[hour][hour][km/h][km]

テールパイプ排出ガス温度の変化[g/kWh]NOx排出率 NOx/CO2 の変化
茨城県鹿嶋市

DPFの再生神奈川県大和市

排出ガス温度の上昇に伴い、尿素SCRシステムの機能が活性化してNOx排出率が低下

2019年度 講演会

17

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用車車両にによるSEMS活用に関する実証試験
茨城県鹿嶋市2018年12月10日復路 実証試験（全体概要）
神奈川県大和市～茨城県鹿嶋市

神奈川県大和市

平均走行速度 43.3 km/h

走行距離割合走行時間割合（エンジン停止時間は含まず）

18

－97－

2019年度 講演会

4 . SEMS
S活用による環境性能評価
運送事業用車両によるSEMS活用に関する実証試験
運送事業用車車両にによるSEMS活用に関する実証試験
2018年12月10日復路 実証試験（全体概要）
神奈川県大和市～茨城県鹿嶋市
走行ルート

総エンジン作動時間[hour]

走行時間

平均車両走行速度

走行距離

積載重量
[kg]

[km/L]

燃費

CO2排出量NOx排出量[g/kWh]

平均排出ガス温度[℃]

2018/12/10
（復路）

5.3

4.1

43.3

176.3

330

7.9

711.3

1.113

116

[hour][km/h][km]

テールパイプ排出ガス温度の変化[g/kWh]NOx排出率 NOx/CO2 の変化
茨城県鹿嶋市

排出ガス温度の低下に伴い、尿素SCRシステムの機能が低下してNOx排出率が増加

渋滞走行により所々で排出ガス温度が低下

神奈川県大和市

19

2019年度 講演会

5 . まとめ
め / 今後の展開
まとめ・ リアルワールドにおける重量車の環境性能を評価するためのツールとして、設置場所
を取らずまた取り付けが簡便なNOxセンサベースの車載計測器（SEMS）を構築し、そのコンセプトを提示した。
・ NOxセンサにより、実用レベルでのNOx濃度測定およびCO2濃度算出が可能であることを示し、さらに両データから、NOx排出量の評価指標として「NOx排出率 (g/kg-CO2) 」を算出し、その有効性を明らかにした。
・ SEMSを運送事業用車両に装着して実施した2か月間の実証試験により、同装置による長期間の連続測定が可能であることを確認し、車載計測装置としての実用性能を検証した。
・ 路上走行時の排出ガス評価の一例として、SEMSにより取得した車速、排出ガス温度およびNOx排出率の関係から尿素SCRシステムの機能状態を推定し、リアルワールドにおける走行状態とNOx排出の関係を視覚的に表わした。

今後の展開
SEMSは、日常走行でのNOx濃度等の長期間の連続測定を可能にすることから、今後、
リアルワールドでの排出ガス後処理装置の性能の推移を把握するためのデータ収集に活用する予定である。

20

－98－

2019年度 講演会

受託・施設利用等について■受託・共同研究について皆様のご要望に応じて、当所の研究業務に関連した受託研究、試験及び共同研究を行っています。
詳細については、企画部技術コーディネーター（kikaku@ntsel.go.jp）へお問い合わせください。

●実績（受託元）
関係省庁（国土交通省、環境省

等）、関係団体、民間企業

等

年間 50 件以上

■施設利用についてご希望の方には施設を有償でお貸ししています。希望される方は総務課（交通安全環境研究所）（soumu@ntsel.go.jp）までご連絡ください。なお、貸与は、研究所の業務に支障のない範囲で一定の基準の下となりますので、予めご了承ください。

令和元年度

交通安全環境研究所講演会講演概要

令和元年6月14日発行
編集兼発行人

独立行政法人 自動車技術総合機構 交通安全環境研究所

発

独立行政法人 自動車技術総合機構 交通安全環境研究所

行所〒182-0012
URL

東京都調布市深大寺東町7-42-27

http://www.ntsel.go.jp/

本書についてのお問い合わせは、企画部技術コーディネーター（交通安全環
境研究所）までお願いいたします。

電 話（0422）41-3207

FAX（0422）41-3233○本冊子は、グリーン購入法（国等による環境物品等の調達の推進等に関する法律）に基づく基本方針の判断の基準を満たす紙を使用しています。
○リサイクル適正の表示：紙へリサイクル可
本冊子はグリーン購入法に基づく基本方針における「印刷」に係る判断の基準に従い、印刷用の紙へのリサイク
ルに適した材料［A ランク］のみを用いて作製しています。