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CONFIDENTIAL BUSINESS INFORMATION – PROPERTY OF HONDA R&D, LTD.


1. 環境課題～CAFE規制とZEV規制

2. CO2削減にむけて～HEV・PHEV・BEV進化方向性

3. BEV普及と車載バッテリー開発方向性

4. まとめ

目次


2000

Magnitude o

f is

sues

現在(2015)

Tsunamis caused by rising sea levels Melting Glaciers Enlargement of Deserts

地球温暖化

現状最大の環境課題は地球温暖化、CO2低減

環境・エネルギーの課題認識

エネルギー（再生可能）

地球温暖化：燃費改善 (CO2, GHG)

大気汚染：低公害化 (VOC, NOx, CO)


ＣＯＰ１７により、先進国だけでなく全ての主要排出国が参加する、ＣＯ２低減に向けた法的枠組みの議論を開始

総量削減目標 (%)

'90 '50 ‘05

-80

-60

-50

-30

-20

0

10

-40

-10

-70

●

'20

● ● ●

'25

● ● ●

US・カナダ日本

欧州 (27カ国)

●各国GHG削減政策目標原単位目標(進展国)

(%)

'90 '20 ‘05

-80

-60

-50

-30

-20

0

10

-40

-10

-70

'25

●

●

●

● ●

●

中国

インド

インドネシア

ブラジル

ポスト京都

08年 09年 14年～ 10年 13年

G8(洞爺湖) ▼ G8(イタリア) ▼

COP14 (ポズナニ)

▼

クールアース50

京都議定書第一約束期間(2008～2012年)

▼

11年 12年

COP15 (コペンハーゲン)

COP16 (カンクン)

▼ ▼

50年までの

排出半減目標を共有 50年、先進国は80%削減と

共に、世界全体で半減する

カンクン合意：新枠組、京都議定書延長等の議論は、COP17へ先送り

主要経済国フォーラム (中国・インド含む)

COP17 (ダーバン)

▼ COP18 (ドーハ)

▼

京都議定書5年延長し15年までに 2020年全ての主要排出国を対象とした新たな法的枠組みを固める “ダーバンプラットフォーム”設置

G8(ドービィル) ▼ G8(キャンプデービット) ▼

COP19 (ワルシャワ)

▼

世界的CO2規制のスタート

CONFIDENTIAL BUSINESS INFORMATION – PROPERTY OF HONDA R&D, LTD. 2020年へ向けて具体的な規制強化検討がスタートしている

日本中国

欧州ＵＳ

・2016M 業界平均 250g/34.1mpg

・2021/2025M 規制（案）業界平均

2021M 200g/40.9mpg 2025M 163g/49.6mpg

GHG/CAFE規制

・2015年燃費基準（JC08）業界平均 16.8km/L

・2020年燃費基準（発表）業界平均 20.3km/L

CAFE規制

・2012-2015年規制 .....130g/km （補完措置で120g /km）

・2020年規制（案） .....95g/km

新モード検討中

GHG規制

・第二段階燃費規制

・第三段階燃費規制（案） 2015年業界平均 6.9L/100k 2020年業界平均 5.0L/100k

・更なる規制強化検討中

・2015年規制 140g/km以下 or 17km/L以上

CAFE規制

GHG/CAFE規制

・2015/2024年規制検討中 2015年 190g/km 2024年 155g/km

GHG規制

・2015/20年規制検討中

CAFE規制

・2015/20年規制検討中 2015年 163g/km

GHG規制

CAFE規制動向


燃費達成基準の推移

80

100

120

140

160

180

200

220

2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Year

CO

2-Em

issi

on [

g-CO

2/km

]

(EPA)

(CARB)

2010年→2020年約35％減

販売車両の平均値として低減が必要

主要各国共、排出量基準値が設定されつつあり今後10年で概ね35%の低減が求められる


PHEV BEV HEV

CONV車 HEV

PHEV BEV

FCEV

CONV車

PHEV BEV

FCEV

HEV

ZEV規制政策

現実的な燃費/コストバランス現実的な市場の拡大

燃費向上：内燃機関・車体

各国事情、自動車会社戦略によりアプローチは異なる

CO2削減

CONV車

HEV車の効率の向上

HEV主導市場拡大普及プラグイン（ZEV）車主導普及

発電効率含めたWTWCO2評価

規制強化

自動車のCO2削減戦略





4. まとめ

目次


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100% Others

Hydraulic

Nuclear

Gas

Coal

Oil

2012 OECD/IEA

火力発電平均発電効率（2014 RITE） 2009～2011年（発電端LHV）日本 44.7% 米国 40.0% 中国 35.3% 独 40.9% 英 46.0%

Well to Wheel : 発電所状況

多くの国が火力発電（化石燃料）による発電プラグイン車両（BEV、PHEV)はこの電力の利用が前提のモビリティー


0

50

100

150

200

250

300

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

WT

W C

O2 e

mis

sio

n (

g/k

m)

Range (km)

EV

PHV

HEV

CONV

www.fueleconomy.gov

WTW calculated from average value in U.S. overall

Well to Wheel : CO2排出と航続距離

WTWでのCO2排出量は、BEV、PHEV、HEVに大きな差はない（発電所CO2が影響）


0

50

100

150

200

250

300

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

WT

W C

O2 e

mis

sio

n (

g/k

m)

Range (km)

EV

PHV

HEV

CONV

EV

CONV

HEV PHV

www.fueleconomy.gov



WTWでのCO2排出量は、BEV、PHEV、HEVに大きな差はない（発電所CO2が影響）


0

50

100

150

200

250

300

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

WT

W C

O2 e

mis

sio

n (

g/k

m)

Range (km)

EV

PHV

HEV

CONV

EV

CONV

HEV PHV

www.fueleconomy.gov



バッテリー重量増加による WTWCO2悪化

長い航続距離の場合、BEVとHEVのCO2排出量は逆転バッテリー増加はBEVの環境価値を下げる


0

50

100

150

200

250

300

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

WT

W C

O2 e

mis

sio

n (

g/k

m)

Range (km)

EV

PHV

HEV

CONV

EV

CONV

HEV PHV

www.fueleconomy.gov



充電電力発電所CO2削減

車両効率向上

プラグイン車両（BEV、PHEV）の環境価値拡大は発電所CO2削減が大前提


ICE/HEV PHEV EV FCEV

Fossil Fuel Natural Energy Bio-mass

Refinement Power Station

Gasoline Electricity

Reform

Bio-fuel

Generation

Well

Wheel

Hydrogen Carriers

Tank

Efficiency

Diversity

Well to Wheel : 自動車用燃料の多様化


ICE/HEV PHEV EV FCEV

Fossil Fuel Natural Energy Bio-mass

Refinement Power Station

Gasoline Electricity

Reform

Bio-fuel

Generation

Well

Wheel

Hydrogen Carriers

Tank

Efficiency

Diversity

Well to Wheel : 化石燃料からのシフト

プラグイン車両の環境価値拡大には化石燃料から自然エネルギーへのシフトが必要


CIGS thin film solar cell

Tap water High pressure Water electrolysis unit

High pressure hydrogen tank

Dispenser

35MPa

Electricity supply Hydrogen

storage

Hydrogen supply

To the vehicle

Water supply Grid

System構成

◆埼玉県ソーラー水素ステーション

製造貯蔵供給

24時間で1.5kgの水素を製造 1.5kgの水素で約150km走行可能

Well to Wheel : Solar Hydrogen Station

究極の姿：太陽光発電による水電解型水素製造＋燃料電池車


ハイブリッド車ガソリン車

減速エネルギーを電気として回生

アイドリング・ストップ

ＥＶ走行（回生エネルギ）

エンジンの高効率運転

Input energy (Fuel Consumption)

Loss on drive train Friction brake

(Heat)

Rolling & Air resistance

Loss on accessory drive

Drive Deceleration

アイドル停止、ＥＶ走行、ＥＮＧ高効率、エネルギー回生により燃費が向上

HEV車の燃費向上：電動化による燃費低減


エンジン運転領域

システム

EV

Re-EV

シリーズ（シリ・パラ）

HEV

パラレル HEV

Conv

エンジン回転数

エンジントルク

EV

充電

アシスト

充電アシスト

電動

化

電動化により高効率なエンジン運転領域を選択可能

ボトム燃費向上が重要

エンジンの燃料消費率特性～燃料消費特性等高線図

HEV車の燃費向上：電動化による燃費低減

CONFIDENTIAL BUSINESS INFORMATION – PROPERTY OF HONDA R&D, LTD. 燃費は、パワープラント・車体・熱マネ・エネマネの車一台分で向上させる

エンジン

車体電動化

■走行エネルギー低減

車両重量影響領域

加速抵抗

空気抵抗

転がり抵抗

*JC08走行ｴﾈﾙｷﾞ寄不度

・軽量化が走行エネルギー低減のKey

■熱効率向上

熱収支＠モード重心負荷

・シリンダー内熱損失低減

■コンベ車減速エネルギー回生

・軽量/小型/低コストキャパシタ

■HEVシステム効率向上

・HAW MOT進化・パワー半導体進化・高効率小型バッテリパック

MOT

PCU

BATT

・廃熱損失の低減燃焼損失 22%

熱効率 39%

廃熱損失

フリクション熱損失

駆動系

24%

26%

28%

30%

32%

34%

75% 80% 85% 90% 95% 100%

T/M伝達効率

EN

G熱

効率

伝達効率

レシ

オレ

ンジ

フリクション低減

多段

化/無

段化

8DCT

CVT

6AT

5AT

■伝達効率向上

・フリクション低減

■レシオレンジ拡大

・多段化/無段化

熱効率 50%

廃熱損失

フリクション熱損失

HEV車の燃費向上：車一台分での攻めどころ


Outer Suburb

EV

HEV

=Zero Emission

=Low Emission

Electric scooter

PHEV

FCV

Personal Mobility

City -suburb City – downtown area

City Area

Traffic jam reduction

by ITS

=>CO2 reduction

次世代モビリティーのベストミックス

多様なモビリティーの最適な使い分け：都市、郊外、都市間低CO2の電力供給

ソーラー充電ステーション

次世代ソーラー

水素ステーションスマートハウス

http://automobiles.honda.com/pilot/





4. まとめ

目次


１９９７年ニッケル水素バッテリー

２０１０年リチウムイオンバッテリー

２０２０年リチウムイオンバッテリー進化と市場拡大

ハイブリッドプラグインハイブリッド

バッテリーEV 電力自給自足外部給電/充電インフラ

リチウムイオンバッテリー動向

xEVとバッテリーの進化


時代

性能

EV Plus

BOLT

Smart for Two

i-3

プレミアム

コミュータ

Leaf/Fit EV

マイクロ

コミュータ

現在

100mile

200mile

BEV動向

従来の小型エコカーBEVから、コンべ車と同様な幅広いBEVバリエーションが登場バッテリー供給側の構え方は？


エネルギー量 Wh

出力

量

W

航続距離

車載バッテリーセル数（車載スペース、コスト）

運転する楽しみ

高出力セル

高容量セル

車両からの多様な出力および航続距離ニーズへの対応としてバッテリーセルの容量/出力最適化設計技術が必要（正極：NCM・負極：グラファイト系セルのラインアップ）

車両航続距離ニーズ

車両出力ニーズ

ＢＥＶの幅広いバリエーションへの対応

BEVの車両ニーズと搭載バッテリーの最適化

過剰な容量 ⇔ 充電時間過多

容量丌足 ⇔ 電欠丌安


作動

電圧

（⊿

V）

容量密度（Ah/kg）

切り口② 高電圧化電解液の耐酸化性向上

エネルギー密度（Wh/kg）＝電圧（V）×容量密度（Ah/kg）

∫VdA 切り口① 高容量活物質の適用正極Ｎｉリッチなど負極Ｓｉなど

進化の方向性

リチウムイオンバッテリー：高容量化


Li金属黒鉛系

NCM

0

1

2

200 400 600 800 1000 3800 4000

放電容量密度 (mAh/g)

電位

vs.

Li+

/Li (V)

非晶質炭素

チタン酸リチウム酸化物系

LiFePO4 ﾊﾞﾅｼﾞｳﾑ系

FeF3

3元系

3

4

5

ｽﾋﾟﾈﾙ系正極材料

合金系

Ni-rich Li-rich

有機系

負極材料

2000

金属Si 金属Zn

現状リチウムイオン材料進化限界を超えるポストリチウムバッテリー研究開発へ期待

次世代高容量活物質

進化の方向性

ポストリチウムイオンバッテリー 2030年頃

リチウムイオンバッテリー：高容量化


電流値I[A] = n F A k CM CE Exp( n α F η / RT )

n: 充放電反応に関与する電子数

F: ファラディー定数

A: 有効電極面積

k: 反応速度定数

CM : 電極密度

CE: 活物質密度

出力を向上させるための改善点

1. 有効電極面積の増加 [A] ：電極長を長くするために電極の薄肉化

2. イオンの移動距離の低減 [α] ：セパレータの薄膜化 3. 反応速度の向上 [k] ：添加剤の改良

Current collector (Negative)

Metal case

Separator

Positive electrode

Current collector (Positive)

Negative electrode

Cell Structure

α: 透過係数

η: 過電圧

R: ガス定数

T: 絶対温度

リチウムイオンバッテリー：高出力化技術


従来HEV用高出力化

負極

正極

セパレータ

電極断面図

発電部の厚さを低減集電体の薄肉化セパレータの薄膜化

電極の面積の向上⇒電極の長尺化

負極

正極

セパレータ

セパレータ

負極集電体

正極集電体

負極活物質

正極活物質l

電極断面図

リチウムイオンバッテリー：高出力化技術


エネルギー量 Wh

出力

量

W

航続距離

車載バッテリーセル数（車載スペース、コスト）

運転する楽しみ

高出力セル

高容量活物質セル

高容量活物質の研究開発と幅広い容量・出力バランス設計技術構築によりＢＥＶの幅広いバリエーションへの対応とバッテリー搭載量最適化（低コスト）が実現

車両航続距離ニーズ

車両出力ニーズ

電極設計

BEVの車両ニーズと搭載バッテリーの最適化

ＢＥＶの商品価値向上





4. まとめ

目次


1. 強化される環境規制へ対応した各国自動車会社の電動車普及戦略の展開・HEV普及とPHEV/BEV普及・各自動車会社の保有技術（日本、欧米）・各国の普及政策（燃費規制、ZEV規制、インセンティブ） 2. Well to WheelでCO2排出量を見た場合・HEVは、内燃機関をはじめとした車両効率技術進化で現状BEVを上回る可能性・BEVは、充電電力発電のCO2削減が進まなければ環境価値は下がる・電動車市場本格拡大のスタートにおいて、WTWを一歩進めた、バッテリー製造などを含めたLCAでのCO2評価による産業全体への影響と最適解の検討が必要になる 3. BEV車両からのバッテリーニーズは、容量（航続距離）のみではなく、車の商品価値上重要である出力への要求が高いバッテリー性能の容量/出力バランスを車両ニーズに対して最適設計出来る事が必要、結果として搭載量（コスト）を最小化してゆく事が可能、BEVの商品価値向上に繋げる

まとめ

confidential business information …well to wheel : 化石燃料からのシフト...

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