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EV、PHEV、HEVと燃料電池車の環境・走行性能分析 (書籍版)

EV、PHEV、HEVと燃料電池車の環境・走行性能分析 (書籍版)

～走行距離、電池容量、燃費、電費、CO2負荷の比較～
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  • 日本の電動化率、HEV主体で45%達成2021
  • EV化=脱炭素にはならない、そんな訳はないはず
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  • コロナ禍のあとは、欧州のエネルギー戦争か

　この本のタイトルをどの様に観るか、立場により国や地域によって、かなり多種多様であろう。コロナ禍の中のこの数年で、意外にも続伸したEVの生産台数。一挙に2030年ないしは2035年の、新規ガソリン車の販売停止まで行くのか。とは言え日本と欧州では依然として、ハイブリッド車HVが新規登録車のトップを占めている。人気で売れているのは、大型のSUVであり、その殆どはEVではなく、プラグイン・ハイブリッドPHVである。
　やはり自動車のエネルギー問題の根本的な解決は、水素エネルギーと燃料電池車FCVに求めざるを得ないのであろうか。昨今の世界の政治情勢の変化によって、天然ガス不足や石炭への回帰が顕著である。COP26の目標は霞んで、脱炭素 (カーボンニュートラル) の行方さえ不透明になっている。発電電力のCO2負荷、KgCO2/kWh電力は、高止まりの傾向が見えている。
　EVシフトは望ましくはあるが、大容量のEV電池の生産とコストや、それに伴う原材料のサプライ・チェーンSCなど、余りにもEVの拡大はハードルが高い。
　上記の混沌たる状況を理解し、今後の方向を見定めるには、EV、PHEV、HEVとFCVの、それぞれの性能と技術を、可能な限り数値で比較し、一覧して考えて見る必要があろう。
　本書は2022年3月段階での、上記の自動車のデータを集めて一覧し、“走行距離Km (WLTC) ”、“電池容量kWh”、更には“燃費Km/Lガソリン”と“電費Km/kWh充電電力”などのパラメーターで、相互の比較を行い、表題のテーマに何らかの答えを求めるものである。
　なかなか掴まえ難い内容であるが、読者各位との接点を見いだせればとの思いである。 (菅原 秀一)

目次

第1章 自動車の電動化と生産・販売の状況

  • 1.1 全体の動向と2030/35モデル
    • 1.1.1 電動自動車の選択、2022時点
    • 1.1.2 自動車の脱炭素プラン、2021情報
    • 1.1.3 自動車各社のEV化率、IEAデータ
    • 1.1.4 2021世界のEV販売台数、メーカー別 (1)
    • 1.1.5’2021世界のEV販売台数、メーカー別 (2)
    • 1.1.5 2021世界のEV販売台数、メーカー別 (2)
    • 1.1.6 単位の換算
  • 1.2 欧米の状況
    • 1.2.1 Global EV Outlook 2021
    • 1.2.2 EU26ヶ国の新車登録2021、燃料タイプ別
    • 1.2.3 欧州自動車工業会ACEAデータ
  • 1.3 中国の状況
    • 1.3.1 中国の新エネ車NEVの状況 (1) 、台数と%
    • 1.3.2 中国の新エネ車NEVの状況 (2) 、2021実績
    • 1.3.3 中国の新エネ車NEVの状況 (3) 、今後の方向 (1) 対数表示
    • 1.3.4 中国の新エネ車NEVの状況 (4) 、今後の方向 (2) リニア表示
  • 1.4 日本の状況
    • 1.4.1 三菱自動車のEVアイミーブの販売実績 (国内)
    • 1.4.2 日産自動車EV リーフの販売実績 (国内)
    • 1.4.3 国内販売、電動車の種類と比率
    • 1.4.4 電動自動車の国内販売と保有台数 (データ)
    • 1.4.5 日本国内の電動自動車推移
    • 1.4.6 国内電動自動車、2020年のA.保有とB.販売
    • 1.4.7 A.保有台数とB.販売台数 2020
    • 1.4.8 トヨタ自動車の発表、EV350万台2030
    • 1.4.9 EV+PHV+FCVの国内販売台数推移
    • 1.4.10 EV+PHV+FCVの国内 (保有) 台数推移
  • 1.5 電動化モデル2030
    • 1.5.1 主要国の自動車生産と国内登録、2019
    • 1.5.2 ガソリン車と電動車の代替 (年度と累積) 、 (LMCAデータ)
    • 1.5.3 ガソリン車と電動車の代替 (年度推定) 、LMCAデータ (1)
    • 1.5.4 ガソリン車と電動車の代替 (年度比率) 、LMCAデータ (2)
    • 1.5.5 ガソリン車と電動車の代替 (累積推定) 、LMCAデータ (3)

第2章 電動車両の構成、区分と主要諸元

  • 2.1 構成と各国の区分
    • 2.1.1 EV、PHV、HVとFCVの動力源構成
    • 2.1.2 駆動構成EV、GEV、PHVとHV
    • 2.1.3 電動自動車の走行パラメーター (WLTC)
    • 2.1.4 (再) 電動自動車の選択、2022時点
    • 2.1.5 排ガス規制、CAFEなどの集約方法
  • 2.2 電費kWh/Kmと燃費L/Km
    • 2.2.1 EV電費とGV燃費の比較 (グラフ1)
    • 2.2.2 WLTCモードにおける燃費、電費 (グラフ2)
    • 2.2.3 HV、PHVとEVの電費と燃費の比較 (2022追加)
    • 2.2.4 EV電費とGV&HV燃費の比較 (データ)
    • 2.2.5 (引用文献) EVの走行速度と電費Wh/Km
    • 2.2.6 自動車の燃費表示 (1) 、国交省、経済産業省
    • 2.2.7 自動車の燃費表示 (2) 、国交省、経済産業省
    • 2.2.8 自動車の燃費表示 (3) 、国交省、経済産業省
    • 2.2.9 自動車の燃費表示 (4) 、国交省、経済産業省
  • 2.3 モード走行、WLTCとJC08
    • 2.3.1 HV、PHVとEVの電費と燃費の比較、 (追加2022データ)
    • 2.3.2 JC08とWLTCの相間 (最小二乗法)
    • 2.3.3 日本の燃費基準がJC08からWLTPへ移行
    • 2.3.4 各国の自動車の“燃費”基準とCO2排出 (乗用車)
    • 2.3.5 燃費とCO2排出関係の表示と単位換算
  • 2.4 セル、モジュールとシステム
    • 2.4.1 セル、モジュール (パック) 、とEVシステム
    • 2.4.2 搭載電池kWh容量と電圧諸元
    • 2.4.3 日産自動車 LEAF 2019 電池構成
    • 2.4.4 日産自動車 LEAF 2019 EVシステム

第3章 HEVの性能とガソリン車との関係

  • 3.1 ハイブリッドHEVの原理
    • 3.1.1 トヨタ自動車 ハイブリッド車販売推移
    • 3.1.2 HEV、ハイブリッド電動システム
    • 3.1.3 内燃機関の原理的な問題、カルノーサイクル
    • 3.1.4 電動自動車の選択、国別2022時点
  • 3.2 HEVの環境性能と効果
    • 3.2.1 HEVの燃料消費率 (Km/L) 比較
    • 3.2.2 HEVの環境性能 (gCO2/Km) 比較
    • 3.2.3 HEVの環境性能 (gCO2/km) 比較データ
    • 3.2.4 HEVの燃料消費率 (Km/L) 比較データ
    • 3.2.5 HEVの効果、GAVとの比較 (1)
    • 3.2.6 HEVの効果、GAVとの比較 (2)
    • 3.2.7 HEVの効果、GAVとの比較 (データ)
    • 3.2.8 軽量ガソリン車の進歩とHEVの比較
    • 3.2.9 国土交通省データ、乗用車の燃費とCO2排出 (国内の現状)

第4章 PHEVの性能とHEV/PHEV/EVの関係

  • 4.1 PHEVとHEVの比較
    • 4.1.1 (引用) TOYOTA PRIUS PHVの主要諸元 (部分)
    • 4.1.2 (引用) TOYOTA PRIUS PHVの環境仕様 (部分)
    • 4.1.3 電動自動車の走行パラメーター (WLTC)
    • 4.1.4 PHVとHVの比較、ハイブリッドモード (データ)
    • 4.1.5 PHEVとHEVの比較 (1) 、ハイブリッドモード
    • 4.1.6 PHVとHVの比較 (2、3) 、ハイブリッドモード
    • 4.1.7 PHVの燃費、電費と比較 (1)
    • 4.1.8 PHVの燃費、電費と比較 (2)
    • 4.1.9 PHVのWLTC燃費と比較 (データ)
  • 4.2 PHEVとEVの比較
    • 4.2.1 PHEVのEVとしての特性 (1)
    • 4.2.2 PHEVのEVとしての特性 (2) 、2022
    • 4.2.3 PHEVのEVとしての特性 (データ)

第5章 EVの性能と環境特性

  • 5.1 EVの主要諸元と走行性能
    • 5.1.1 NISSAN LEAF 2020 主要諸元 (1)
    • 5.1.2 NISSAN LEAF 2020 主要諸元 (2)
    • 5.1.3 TOYOTAとSUBARUのEV、2021～22
    • 5.1.4 トヨタのEV、dZ4Xの概要
    • 5.1.5 搭載電池kWh>>走行Km
    • 5.1.6 EVの走行効率 (1) 、Km/kWh電池
    • 5.1.7 EVの走行効率 (2) 、Km/kWh電池
    • 5.1.8 国産EV2021/3Qと比較
    • 5.1.9 国産EV2021/3Qと比較 (1)
    • 5.1.10 国産EV2021/3Qと比較 (2)
    • 5.1.11 EVとPHV*の走行Km/電池kWh *EVモード走行
    • 5.1.12 EV諸元、2021追加 (グラフ)
    • 5.1.13 EV諸元、2021追加 (データ)
  • 5.2 環境特性の評価と多様性
    • 5.2.1 EVとPHV (EV) の走行時CO2発生試算 (3 データ)
    • 5.2.2 EVとPHV (EV) の走行時CO2発生試算 (1 リニアグラフ)
    • 5.2.3 EVとPHV (EV) の走行時CO2発生試算 (2 指数グラフ)
    • 5.2.4 gCO2/Km (WLTC) 、化石燃料+充電電力 (2019)
    • 5.2.5 gCO2/Km (WLTC) 、化石燃料+充電電力 (2030)
    • 5.2.6 EVの脱炭素効果、HVとの比較 2019年〜2031年
    • 5.2.7 各国の発電電力のCO2負荷 (発電端の値)
    • 5.2.8 EVとPHV (EV) の電力消費率ほか、2022国産車

第6章 燃料電池車FCVの特性とEVとの関係

  • 6.1 FCVの主要諸元
    • 6.1.1 燃料電池車に関する新聞報道など一覧
    • 6.1.2 (引用) TOYOTA MIRAI 主要諸元
    • 6.1.3 FCV主要諸元、MIRAIとCLARITY、2020
    • 6.1.4 TOYOTA MIRAI 2020 (3)
    • 6.1.5 FCVの水素搭載量と充填圧力MPa
    • 6.1.6 FCVの水素搭載量と航続距離Km
  • 6.2 2020年のFCV
    • 6.2.1 電動自動車の蓄/発電容量と走行距離 2015
    • 6.2.2 燃料電池の出力、kWh/水素Kg
    • 6.2.3 FCVとEV、搭載エネルギーと航続Km (1)
    • 6.2.4 FCVとEV、搭載エネルギーと航続Km (2)
    • 6.2.5 FCVとEV、搭載エネルギーと航続Km (3)
    • 6.2.6 FCVとEV、搭載エネルギーと航続Km (データ)
    • 6.2.7 HONDA CLARITY 2020
    • 6.2.8 TOYOTA MIRAI 2020 (1)
    • 6.2.9 TOYOTA MIRAI 2020 (2)
    • 6.2.10 TOYOTA MIRAI FCV主要部2022
    • 6.2.11 TOYOTA MIRAI FCV主要部2022
    • 6.2.12 TOYOTA MIRAI FCV主要部2022
    • 6.2.13 2015 トヨタ MIRAI FCV発表
    • 6.2.14 2015 HONDAのFCV
  • 6.3 FCVの環境特性
    • 6.3.1 CO2発生、燃料電池車MIRAIベース
    • 6.3.2 水素の工業製造とCO2の発生
    • 6.3.3 水素ステーションの概要
    • 6.3.4 (引用) IWATANI産業 株式会社 水素ステーション
    • 6.3.5 水素ステーション (次世代自動車振興センター)
    • 6.3.6 リチウムイオン (セル) と燃料電池 (セルの) 比較
    • 6.3.7 蓄電デバイスと応用展開
    • 6.3.8 まとめ、ガソリン車>EV>FCV
  • 6.4 大型バスの燃料電池化とEV化
    • 6.4.1 燃料電池バス、新潟交通ほか2022
    • 6.4.2 国内各社の燃料電池バス、SORA
    • 6.4.3 車輌重量と走行性能 (2020年JC08) 、中大型EV
    • 6.4.4 大型バスのEV化と燃料電池化、可能性は
    • 6.4.5 大型バスのEV化と燃料電池化、可能性 (計算過程)
    • 6.4.6 NOXなど環境規制値、大型ディーゼル車
    • 6.4.7 ディーゼル車の燃費、2015年度目標
    • 6.4.8 尿素水SCR、BOSCHハンドブック4th
  • 6.5 燃料電池の構成と基本特性
    • 6.5.1 H2/O2 燃料電池の基本特性
    • 6.5.2 燃料電池の出力と電圧
    • 6.5.3 燃料電池の出力、kWh/水素Kg
    • 6.5.4 燃料電池スタック (実験用モデル)
    • 6.5.5 燃料電池触媒 (白金担持ナノカーボン触媒のTEM)
    • 6.5.6 燃料電池のMEA評価と酸素
    • 6.5.7 燃料電池の酸化剤、空気と酸素
    • 6.5.8 水素および関連物質の水素密度と輸送
    • 6.5.9 エネルギー密度の比較 (液体燃料、水素、二次電池)

第7章 自動車のエネルギーと脱炭素

  • 7.1 カーボン・ニュートラル、その定義は
  • 7.2 CxHy+O2=CO2+H2O+エネルギー
  • 7.3 COP26のGHG削減目標
  • 7.4 (引用) 自動車の脱炭素
  • 7.5 (引用) トヨタ自動車のカーボン・ニュートラル (1)
  • 7.6 (引用) トヨタ自動車のカーボン・ニュートラル (2)
  • 7.7 (引用) トヨタ自動車のカーボン・ニュートラル (3)
  • 7.8 トヨタ自動車のHEV販売実績とEV相当台数
  • 7.9 充電電力のCO2負荷換算、HVとEV台数比較

第8章 電動車の電池とシステムに関する課題

  • 8.1 パワー (出力) とエネルギー (容量)
    • 8.1.1 放電レート特性、パワーとエネルギー
    • 8.1.2 エネルギーとパワー、トレードオフ
    • 8.1.3 エネルギー特性の低下、パワー特性の低下
    • 8.1.4 Ragone Plot、パワー特性の向上 (質量Kg基準表示)
    • 8.1.5 EV (PHV) の電力モデルと回生
    • 8.1.6 EV (PHV) の二次電池、エネルギーロスと回生
  • 8.2 セル (単電池) の形状と選択
    • 8.2.1 セルの構造と熱伝導 (放熱)
    • 8.2.2 EV用 (単) 電池の外装型式、多様性と選択
    • 8.2.3 EV用リチウムイオン電池の外装型式とメーカー
    • 8.2.4 円筒型セルのAh容量、体積V、表面積SとS/V
    • 8.2.5 大形リチウムイオン電池 (セル) の外装型式と特性 (1)
    • 8.2.6 大形リチウムイオン電池 (セル) の外装型式と特性 (2)
  • 8.3 車載電池の特性と課題
    • 8.3.1 EV用製品セルの入出力特性vs.SOC
    • 8.3.2 EV用製品セルの温度特性 (指数)
    • 8.3.3 車載電池の比容量と比出力、Ragone Plot (ラゴン・プロット)
    • 8.3.4 GSyuasa、ブルーエナジーのHV用セル特性
    • 8.3.5 Envision AECS社の電池特性
  • 8.4 車載システムの収納と冷却
    • 8.4.1 日産自動車 LEAF 自然空冷
    • 8.4.2 VW車のID.3とID.4、間接水冷方式
    • 8.4.3 TESLA社 Model-S 85kWh
    • 8.4.4 Audi eーTRON EVの間接液体冷却方式

第9章 電動車用の電池製造と計画 (中国アジア、欧米と日本)

  • 9.1 全体のイメージと電池総GWh
    • 9.1.1 EVなどの生産台数と電池総GWh
    • 9.1.2 EVの台数と所要電池総数GWh
    • 9.1.3 電池総GWhとEVの台数
    • 9.1.4 EV台数の母集団推定 (万台/年) 、2030/2035
    • 9.1.5 EV台数と所要電池GWh、2030/2035
    • 9.1.6 EV用電池の生産能力、既存と計画 (総合)
    • 9.1.7 世界のリチウムイオン電池生産額、直近12ヶ月
  • 9.2 中国の続伸とアジアの参入
    • 9.2.1 中国メーカーのEV電池製造計画、国別企業一覧
    • 9.2.2 中国リチウムイオン電池の市場 (1) 、GWh容量
    • 9.2.3 中国リチウムイオン電池の市場 (2) 、金額億元
    • 9.2.4 東南アジア、インド地区のEVと電池生産 (計画) 2020～21/2Q情報
  • 9.3 欧米の多様化と限界
    • 9.3.1 欧州立地のEV用電池製造計画 総計292GWh (2023～)
    • 9.3.2 2021/1Qと2021以降の生産能力、工場立地別 (1) 各論
    • 9.3.3 2021/1Qと2021以降の生産能力、工場立地別 (2) 各論
  • 9.4 日本の独自性と多様化
    • 9.4.1 トヨタ自動車の発表、EV350万台2030
    • 9.4.2 国内メーカーのEVとEV用電池のSC 2021/3Q
    • 9.4.3 国内リチウムイオン電池メーカー (一覧)
    • 9.4.4 日本国内電池メーカーの新規計画、2019～
  • 9.5 自動車メーカーの電池内製化
    • 9.5.1 内製化に向かう自動車メーカーのEV用電池SC
    • 9.5.2 電池の内製化、EVメーカーと電池メーカー (1 海外) 、2022/1Q
    • 9.5.3 電池の内製化、EVメーカーと電池メーカー (2 国内) 、2022/1Q
    • 9.5.4 大手自動車メーカーの電池SC戦略
    • 9.5.5 最近のEV、PHV等の発火事故一覧
    • 9.5.6 VW社のEV、ID.3の発火事故 (オランダ)
  • 9.6 今後の展開は
    • 9.6.1 電池製造の背景、2022
    • 9.6.2 電池生産スケールとコスト、生産性 (模式図)
    • 9.6.3 リチウムイオン電池の生産、ポジション
    • 9.6.4 EV電池のサプライ・チェーンSC、日米中欧韓 模式図

第10章 充電と給油のインフラと再配置

  • 10.1 EVの航続距離と走行効率Km/kWh
  • 10.2 充電の対照となるEVなど、累積台数試算
  • 10.3 EV、PHVの充電所要時間 2017年〜2018年
  • 10.4 EVの急速充電、給電kWと充電kWh
  • 10.5 所要時間 min 充電/給油/水素充填 (1 棒グラフ)
  • 10.6 所要時間 min 充電/給油/水素充填 (2 対数散布図)
  • 10.7 急速充電の充電速度 (Cレート) と電流
  • 10.8 急速充電器の特性例 (CHAdeMO)
  • 10.9 EVの充電インフラと課題 (1)
  • 10.10 EVの充電インフラと課題 (2)
  • 10.11 EVの充電インフラと課題 (3)
  • 10.12 大駐車場 (東京) に充電インフラは可能か
  • 10.13 (追補) EVとPHVの充電時間 (2022国産車)
  • 10.14 (追補) EVとPHEVの充電時間 (データ)

終章

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執筆者

菅原 秀一

泉化研株式会社

代表
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出版社

S&T出版 株式会社
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体裁・ページ数

A4判 カラーコピー製本 241ページ

ISBNコード

978-4-907002-91-6

発行年月

2022年5月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 88,000円 (税込)
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