キャニスターのCO2

2015年10月20日
国連エコドライブ ・ 名古屋カンファレンス
～ジャパンキックオフ～
クルマの環境・エネルギーを考える
早稲田大学
創造理工学部 総合機械工学科
大聖 泰弘
1
2
モビリティに関わる課題
<環 境>
地球温暖化
< エネルギー >
石油依存
再エネ
大気汚染
< 交通渋滞 >
< 交通事故 >
将来の社会交通システムと
自動車用動力システムに関わる課題
★ 2030～2050年に向けて，社会交通システムはどうなるか？
あるいはどうあるべきか？ それを支える自動車動力システムとは？
■ わが国において両者を左右する制約・要因とは・・・
社 会
・少子高齢化（労働力・人材不足） ・大都市集中と地域の過疎化
・価値観やライフスタイルの変化 etc.
経 済
・成長の限界 ・研究開発費の増大 ・為替変動 ・財政健全化 etc.
資 源
・石油や素材原料の供給逼迫と価格上昇 etc.
環 境
・ゼロエミッションの要求 ・地球温暖化対策の要求 etc.
■ 注目すべき海外の状況
新興国
欧 州
3
・経済成長とモータリゼーションの進展 ・技術力の発展
・資源エネルギーの消費拡大 ・政情の変化
・グローバルな技術戦略（産学官連携，デファクト・標準化 etc.）
・ブランド戦略
中長期的な視点から，それらの要因に柔軟に対応し得る自動車動力
システムの研究開発テーマとは？
3
4
自動車に関わる社会問題
■交通事故による損失
・人的損失損失（年間1.8兆円）
・物的損失（年間1.6兆円）
■交通渋滞による経済的損失（年間約12兆円）
■環境へのインパクト
・都市の大気汚染と健康リスク
・地球温暖化への影響（CO2の排出）
・社会的外部費用の負担
■石油等の資源の大量消費と枯渇への懸念
■交通弱者（身障者，高齢者，認知症ドライバー）
■過疎地のモビリティ
5
ガソリンエンジンの排出ガス対策例
燃 料
タンク
キャニスタ
EGR弁
電磁弁
電子制御
エアクリーナ
ユニット
空 気
エアフロー 絞り弁
O 2センサ
メータ
インジェクタ
前置触媒
点火ﾌﾟﾗｸﾞ
可変弁機構
排 気
O2センサ
主触媒（三元触媒）
■ガソリン車は，2008年と2011年の冷始動・暖機時のモード変更による実質
的な規制強化に対応して，「超低公害車☆☆☆☆」になりつつある。
■長期的には燃費規制の強化に適合してさらに進化を続ける必要がある。
6
今後のディーゼルエンジンの排出ガス対策例
EGR
ｸｰﾗ
エア・フィルタ
ｽﾛｯﾄﾙ弁
ｽﾛｯﾄﾙ弁
酸化触媒+DPF+
NOx還元触媒
E
新 気
E
排気
E
ターボ過給器 E
（可変機構，２段化）
還元剤
供給ｼｽﾃﾑ
ｲﾝﾀｰ
ｸｰﾗ
吸気ｽﾛｯﾄﾙ弁
E
ERG弁
E
各部温度圧力
入力
EGR
ｸｰﾗ
E
電子制御高圧
噴射システム
（多段噴射）
各部制御
出力
ECU
E :電子制御入出力
低硫黄軽油を利用して，燃料噴射系と排気後処理の最適な制御のシステム化，信頼
耐久性の確保，コスト低減が急務。長期的に一層の高効率化を目指す必要がある。
7
わが国における2011年度の運輸部門の
CO2排出量 （国交省 2013年）
各部門の排出割合
分 類
万ﾄﾝ
割合 %
20,202
87.8
自家用乗用車
11,520
50.0
自家用貨物車
3,831
16.6
営業用貨物車
4,043
17.6
バ ス
446
1.9
タクシー
362
1.6
1,059
4.6
航 空
900
3.9
鉄 道
860
3.7
23,021
100.0
自動車
CO2総排出量
12.41億トン
（2011年度）
内航海運
合 計
★ わが国の自動車から排出される CO2 は全体の排出量の16.2%を占めている。
8
わが国の2030年度におけるエネルギー起源
二酸化炭素削減量 （日本の約束草案より）
～ 国連に提出する日本の約束草案より ～
（平成２７年７月１７日 地球温暖化対策推進本部決定）
わが国の温室効果ガス排出量の9割を占めるエネルギー起源二酸化炭素 の排出量
については、2013年度比▲25.0%（2005年度比▲24.0％）の水準（約９億2,700万t- ＣＯ
２）であ り、各部門における2030年度の排出量の目安は下表のとおりである。
[ 単位：百万t-ＣＯ２ ]
部 門
産 業
2013年度
（2005年度）
429 (457)
2030年度 ／
2013年度比%（2005年度比%）
401 ／
▲6.5
(▲12.3)
業 務 ・ その他
279 (239)
168 ／
▲39.8
(▲29.7)
家 庭
201 (180)
122 ／
▲39.3
(▲32.2)
運 輸
225 (240)
163 ／
▲27.6
(▲32.1)
エネルギー転換
101 (104)
73 ／
▲27.7
(▲29.8)
1,235 (1,219)
927 ／
▲24.9
(▲24.0)
合 計
9
自動車の環境・エネルギー対策のための
３つのアプローチ
従来車の技術改善
【１】 従来車の技術改善
（対象：ガソリン車，ディーゼル車，ハイブリッド車）
・技術的に確実で，排気浄化と燃費改善で当面高い効果
・2015年度基準への適合が進展。2020年度燃費基準が提示されている。
・それ以後の一層の燃費改善が求められよう。
【２】新動力システム・新燃料の開発
新動力システム・新燃料の開発 （対象：次世代自動車）
・電気自動車 ・ﾌﾟﾗｸﾞｲﾝﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ車 ・燃料電池車 ・ｸﾘｰﾝﾃﾞｨｰｾﾞﾙ車
・新燃料・エネルギー（電気，水素，バイオ燃料，天然ガス等）
－ 今後の開発・実用化，普及が期待される。
【３】自動車の利用に関わる取組み
自動車のスマートな利用に関わる取組み
<交通流の円滑化，活動量（走行量）の抑制，ITS，ICT，ITの高度活用>
・輸送（積載効率の改善，営自転換，モーダルシフト等）
・業務（ＩＴを使った移動の削減，マイカー通勤の自粛等）
・私的な利用（新たなカーライフスタイル，エコドライブ，カーシェアリング）
10
運輸部門における温室効果ガス削減目標
積み上げの基礎となった対策・施策
〇 2013 年度 （2005 年度）の排出量：225（240） 百万t-CO２
⇒ 2030 年度の排出量の目安：163 百万t-CO２／27.6%減 （32.1%減）
❑燃費改善
❑次世代自動車の普及
❑その他運輸部門対策
・交通流対策の推進
・公共交通機関の利用促進
・鉄道貨物輸送へのﾓｰﾀﾞﾙｼﾌﾄ
・海運ｸﾞﾘｰﾝ化総合対策
・港湾の最適な選択による貨物の陸上輸送距離の削減
・港湾におけ る総合的な低炭素化 ・ﾄﾗｯｸ輸送の効率化
・鉄道のｴﾈﾙｷﾞｰ消費効率の向上 ・航空のｴﾈﾙｷﾞｰ消費効率の向上
・省ｴﾈに資する船舶の普及促進
・環境に配慮した自動車使用等の促進による自動車運送事業等のｸﾞﾘｰﾝ化
・共同輸配送の推進
・ITSの推進（信号機の集中制御化等）
・交通安全施設の整備（信号機の高度化,信号灯器の LED 化の推進）
・自動運転の推進
・ｴｺﾄﾞﾗｲﾌﾞの推進
・ｶｰｼｪｱﾘﾝｸﾞ
❑地球温暖化対策に関する構造改革特区制度の活用
❑温暖化対策ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ等による各省連携施策の計画的な推進
11
https://funtoshare.env.go.jp/roadmap/
12
トヨタの次世代ハイブリッドコンパクトカー
“FT-Bh”の発表 （ｼﾞｭﾈｰﾌﾞ，2012年3月）
■車体寸法：L 3985mm×W 1695mm×H 1400mm×WB 2570mm。“アクア”に近い。
■燃費性能：開発段階ではあるが，JC08モード燃費は47.6km/Lで，アクアの35.4km/L
を大きく超える。CO2排出量については，アクアの半分程度で49g/km。天然ガス仕
様では，38g/km，PHEVでは，19g/kmとなる。
■燃費向上を可能にした技術
・車体の軽量化：同サイズのアクアの1050kgに対し，高張力鋼に加えて，Al，Mgを
使って786kgとしている。（ヴィッツの1030kgより3割軽い。）
・新型エンジンの開発：2気筒で１.0L，吸気弁遅閉じ方式のアトキンソンサイクルで圧
縮比13とし，多量EGRによる直噴とポート噴射を併用する次世代D4を採用。
・空気抵抗係数：0.235と小さくしている。
■ハイブリッド：2モーター方式でリチウムイオ ン
電池（約20kg）をリアシート下に設置し，
システム重量を約60kgとしている。
■市販時期は5,6年後の可能性がある。
価格設定は140万円程度から？
13
乗用車等の次期燃費基準の国別比較
（新EU走行モード換算，ICCT，2014年）
国・地域
年
km/L
L/100 km
日本
2020
22.1
4.52
EU
2021
24.4
4.10
米国
2025
22.5
4.44
中国
2020
(2025?)
19.8
(25.0?)
5.05
(4.00)
インド
2021
20.5
4.88
注）日本における2020年度の基準では
JC08モードで20.3km/L
14
乗用車の将来の平均燃費目標 （早大 大聖）
77.4
I
平均燃費, km/L
I
50 ●
58.0
I
46.4 g/km
I 100
▲
▲
40
80
●
▲
30
60
●
20 ▲
10
● 40
20.3km/L
20
注：2015年，17km/L
0
2020年
0
2030年
2040年
2050年
＜仮 定＞：2020年比で年率５％の燃費向上
相対燃料消費量，%
CO2 ： 116
15
トヨタのFCV CONCEPT （2013年11月発表）
■2014年中の販売開始のため，FCスタックの生産ラインが稼働■性 能
・70MPa（2タンク）
車名 “Mirai”
・航続距離：約700km
・最高速度：170km/h以上
・スタック出力密度3kW/L，100kW以上
・始動可能温度：-30℃
・車両システム効率：65%
★ほとんどの
特許を開放
■2014年12月に723万円で販売を開始し，年産700台。国の200万円補助
16
2020～2030年の乗用車車種別普及見通し
（経産省，次世代自動車戦略研究会，2010年4月）
< 民間努力ケース > （企業の開発実用化の努力による場合）
車 種
従来車
次世代自動車
ハイブリッド自動車
EV，プラグインハイブリッド自動車
燃料電池自動車
クリーンディーゼル車
2020年
80%以上
20%未満
10 ～15%
5～10%
わずか
かずか
2030年
60～70%
30～40%
20～30%
10～20%
1%
～5%
< 政府目標 > （政策的支援を実施した場合）
車 種
従来車
次世代自動車
ハイブリッド自動車
EV，プラグインハイブリッド自動車
燃料電池自動車
クリーンディーゼル車
2020年
50～80%
20～50%
20～30%
15～20%
～1%
～5%
2030年
30～50%
50～70%
30～40%
20～30%
～3%
5 ～10%
17
想定される電源構成案（経産省，2015年4月）
再生可能
エネルギー
石油
火力
ＬＮＧ
9.6%
7.5
10.7%
14.9
29.3
23-25%
5%未満
?
25%
43.2
石炭
25.0
原子力
28.6
30%弱
30.3
21-22%
1.0
2010年度
2013年度
2030年度
化石
燃料?
?
2050年
■原子力，火力，水力はベース電源，需給変動は火力で対応
★将来の電源構成はEVやPHEVの低炭素化効果を左右する。
18
18
次世代自動車の種類と普及予測
IEA（国際エネルギー機関）
Energy Technology Perspectives, 2012
19
次世代自動車と特徴と課題
排気
ｸﾘｰﾝ
度
低
炭素
特性
航続
距離
従来ガソリン車
〇
△
〇
◎
◎
普及効果大
50%のｴﾝｼﾞﾝ高効率化？
ハイブリッド車
〇
◎
◎
◎
□
コモディティ化
低コスト化
電気自動車
◎
◎
△
▲
△
電池の高性能・低ｺｽﾄ化
電源の低炭素化
プラグイン・
ハイブリッド車
〇
〇
◎
□
△
車両全体の低コスト化
電源の低コスト化
燃料電池自動車
◎
◎
◎
〇
▲
原料の低炭素化
水素供給ｲﾝﾌﾗの整備
クリーンディーゼル車
□
〇
◎
◎
〇
一層の排気クリーン化
ハイブリッド化
天然ガス車
〇
□
△
〇
□
天然ｶﾞｽ供給ｲﾝﾌﾗの整備
低コスト化
車 種
ﾁｬｰｼﾞ コスト
時間
将来ﾎﾟﾃﾝｼｬﾙと課題
2012年
2013年
2014年
2015年
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
2021年
2022年
2023年
2024年
2025年
2026年
2027年
2028年
2029年
2030年
2031年
2032年
2033年
2034年
2035年
2036年
2037年
2038年
2039年
2040年
2041年
2042年
2043年
2044年
2045年
2046年
2047年
2048年
2049年
2050年
CO2排出量[万-t-CO2/年]
12,000
214
軽排出量
10,000
小型・普通排出量
145
8,000
6,000
40％削減
※ EVは商用電力0.39kgCO2/kWhベースで試算
※ 水素はガソリンの半分の発熱量当たりCO2排出量を想定
60％削減
200
走行距離当たりCO2排出量
★2030年以降は2050年
からのﾊﾞｯｸｷｬｽﾃｨﾝｸﾞ
80％削減
150
99
100
4,000
51
2,000
50
0
0
走行距離当たりCO2排出量[g-CO2/km]
乗用車（軽含む）のCO2排出量の推計
（環境省 自動車WG，2014年度）
2020
250
21
クルマの使い方と価値とは？
■ 物を運ぶ。
■ 仕事のための移動手段として使う。
■ パーソナルな目的で使う。
❑ 日常生活における移動手段として
❑ Fun to drive
・ 移動する自由やドライブの楽しみ
・ 高性能なマシーンとしての魅力
・ スタイリングやオーディ等の楽しみ
・ エコカーでエコドライブする
❑ Fun to own （所有することの悦び：所有欲）
21
22
環境に優しくスマートなモビリティと住まい
★プローブカー情報は公共財として交通に関わる諸対策に活用すべき。
ビッグデータ
クラウド（インターネット）
<車の位置，走行状態>
スマートコミュニティ
スマートシティ
スマートグリッド
スマートハウス (ｽﾏﾊ)
（HEMS，ｽﾏｰﾄﾒｰﾀｰ）
私達ドライバーも
スマートにならなくては！
（ｽﾏﾎﾅﾋﾞ）
次世代スマートエコカー
（プローブカー）
スマホ
便利なモバイル
ツールとして
色々な使い方が
大きく進む。
23
Googleが自動運転車を公開
■2014年5月27日，自社で設計した自動運転車の試作車を公開した。
■同社は2009年に自動運転車の開発に着手。これまではトヨタのプリウスを
改造して，ネバダ，カリフォルニア，フロリダの各州で公道走行試験を行って
高い安全性を証明しており，車両を含めた自社開発はこれが初めて。
■試作車はゴルフカートサイズで２人乗り。センサーやカメラを使って完全な
自動運転を行い，ハンドル，アクセル，
ブレーキはなく，搭乗者はボタンを押す
だけ。最高速度は時速25マイル
（約40キロ）に制限。
■試作車を向こう２年間で約100台生産。
今夏にも走行試験を始めるという。開発
責任者のクリス・アームソン氏は「順調に
行けば，２年内にカリフォルニア州で小
安全性，信頼性，社会受容性は？
万一発生した事故の責任は誰?
規模な試験運用を始めたい」と述べた。
24
エコドライブ１０のすすめ（新）
１． ふんわりアクセル「ｅスタート」
２． 車間距離にゆとりをもって、加速・
減速の少ない運転
３． 減速時は早めにアクセルを離そう
４． エアコンの使用は適切に
５． ムダなアイドリングはやめよう
６． 渋滞を避け，余裕をもって出発しよう
７． タイヤの空気圧から始める点検・整備
８． 不要な荷物はおろそう
９． 走行の妨げとなる駐車はやめよう
１０． 自分の燃費を把握しよう
25
トラック事業者におけるエコドライブの効果
（自動車技術会講演論文2006年，間地，大聖他）
平均燃費 km/L
5.0
4.0
4.58
4.98
3.0
2.0
1.0
0
実施前 実施後
[ 17社1020台 ]
＜燃費比較＞
51%減
年間平均事故件数／社
8.7％増
12
12.1
10
8
6
5.9
4
2
0
実施前 実施後
[ 11社1310台 ]
＜交通事故件数比較＞
26
安全運転行動を可能にする因子とは？
安全教育
知識・情報
交通事故の報道
安全技術情報
身近な人の事故 講習会
取締り・罰 則
持続的な
危険性の認識
行動
安全運転行動の
実践
認識
安全運転に対する
気づき
無意識・無自覚
運転
体験
教習・ヒヤリハット
実際の事故体験
ドライブ歴
不注意・判断ミス・
居眠り・心身的不調
反社会性
事 故!
27
ソニー損保のやさしい運転
キャッシュバック型保険（2015年3月）
26
ソニー損保のキャッシュバック型保険
（- 続 -）
❑ドライブカウンターで加減速の
スムーズさを計測・評価する。
❑運転の振り返りができるよう
計測結果を提供。
点数
キャッシュ
バック率
29
http://www.env.go.jp/earth/ondanka/ecodriver/about.html
30
『運転道』に関わる五箇条（案）
❑ あらゆる道路状況における運転技術を身に付けている。
❑ 安全・環境技術にも精通し，それを実践している。
❑ 周囲の交通状況，歩行者等に配慮した優しい運転を
実行してする。
❑ エコドライブを心掛けている。
❑ そのような運転を常に実行することが周りから認められ
尊敬されている。
■ どう認定するかが課題
31
中長期的な自動車CO2排出量の削減予測
基 準
△30-40% △45-55% △65-85%
Δ15-25
Δ5-10
Δ5-10
Δ25-35
Δ10-15
Δ5-10
100%
60-70
Δ35-45
Δ15-25
Δ10-20
45-55
15- 35
2010年 2020年 2030年 2050年
【削減手段】
＜従来車の燃費
改善技術＞
動力ｼｽﾃﾑの高効率化
ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ化, 車両軽量化
＜低炭素燃料・ｴﾈﾙｷﾞｰ
の利用＞ 電気，水素
天然ｶﾞｽ，ﾊﾞｲｵ，CCS
＜自動車利用の
改善と高度化＞
TDM, ITS, ﾓｰﾀﾞﾙｼﾌﾄ，
ｶｰﾗｲﾌｽﾀｲﾙ変更
（早大・大聖）
32
自動車技術に関わる永遠のテーマ
安
全
生 命・ 生 活
環
境
資源エネルギー
33
持続可能なスマートモビリティと低炭素社会に関わる課題
産
市場
技術
政策
学
官
■環境・エネルギー，経済性，利便性，快適性，安全性，災害対応，レジリエンス，
さらに社会受容性に配慮した持続可能な移動と輸送の手段を提供するスマート
モビリティ社会の構築を目指す。
■革新的なモビリティ技術の開発に関わる継続的な国の支援と産学官の連携によ
る取組みの推進。
■スマートモビリティ社会を支える国際的な技術競争力の維持・強化。そのための
人材の確保と育成。
■再生可能な燃料・エネルギー（電力，水素等）の利用技術の開発と普及。
■環境に配慮した新しいカーライフスタイルの創出と「スマートな街作り」との連携。
■クルマと燃料・エネルギーインフラを結ぶITS，IT，ICTの開発と普及促進。
■新興国への技術と政策に関わる適切な支援を通じた国際貢献。