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エネルギー・電池
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市場・企業・業界動向
( R009 )

EV、PHEV、HEVと燃料電池車の環境・走行性能分析 ~走行距離、電池容量、燃費、電費、CO2負荷の比較~

EV、PHEV、HEVと燃料電池車の環境・走行性能分析 ~走行距離、電池容量、燃費、電費、CO2負荷の比較~

発刊日
2022年05月06日
体裁
A4判 241頁 カラーコピー製本
ISBN
978-4-907002-91-6
Cコード
3058
価格(税込)
88,000
( STbook会員価格(税込)STbook会員価格
83,600 円)

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EV、PHEV、HEVと燃料電池車の環境・走行性能分析【書籍+PDF版】
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冊数:
PDFパンフレット(EV、PHEV、HEVと燃料電池車の環境・走行性能分析「R009」)

著者リスト


調査・執筆 菅原秀一
企画・編集 S&T出版(株)

趣旨


 ○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
 ○EV化は中国と欧州が先行、米国は訳ありの遅れ
 ○難問山積み、EV電池生産とサプライ・チェーン
 ○2022日本のEV再起動、T、N、H、SONY..
 ○充電待ちのEVの列のはずが...鶏と卵の例か
 ○バス・トラックはEVを超えて燃料電池車FCVへ
 ○ディーゼルのNOX規制の強化をFCVで回避
 ○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 2019-2031
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)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 2017-2018
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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