自動車産業から見た...

株式会社ローランド・ベルガー

2016年10月24日

自動車産業から見た燃料の将来像

資料６

1 エネ庁資源・燃料部_自動車産業から見た燃料の将来像_161024.pptx

1

各国の排出規制

各国の環境規制が厳格化する中、OEM各社は排出量削減の取り組みを加速する必要

Source:各種新聞記事、ローランド・ベルガー

欧州

米国

中国

130 g/km 95 g/km （2021年～）

75 g/km （討議中）

燃費規制値規制値の絶対値比較

2015年

日本

2020年 2025年

263 g/mile

6.9 L/100km

154g/km

5 L/100km

114g/km

未定

未定

213 g/mile 162 g/mile

欧州の燃費規制が他国に先行して厳格化されていく見込み各OEMの燃費実績は台数平均をベースに算出され、目標値とのギャップで達成可否が判断される

パワトレの変化


その中で、自動車のパワトレバリエーションは今後益々多様化が進む

実用化に向けた技術的難易度

インフラ整備の必要度

ダウンサイズエンジン

• 小排気量化による燃費向上

1

クリーンディーゼルエンジン

• DEの低燃費/低排出ガス化

2

天然ガスエンジン

• CNGの利用による低排出ガス化

3

フレックスフューエルエンジン

• バイオ燃料の混合による環境性向上

4

HV（ハイブリッド）

• モータの併用による環境性向上

6

2気筒エンジン

• 少気筒化による燃費向上

5

FCV（燃料電池自動車）

• 水素燃料による電力走行への転換

10

HCCIエンジン

• 自然着火化による燃費向上

12

ガスタービンエンジン

• タービン化による燃費向上

13

水素燃料エンジン

• 水素燃料の使用による環境性向上

11

バイオ燃料エンジン

• バイオ燃料の専用による環境性向上

9

PHV（プラグインハイブリッド）

• HVの充電化による更なる環境性向上 EVのバックアップ追加による航続延長

7

EV（電気自動車）

• 外部充電による電力走行への転換

8

出所： Roland Berger

ガソリン/軽油

電気

天然ガス

バイオ燃料

水素

パワトレのバリエーション


Source: Roland Berger


3

規制が厳格化する中、完成車メーカーは様々なパワトレを市場や車格によって使い分けながら、企業全体平均燃費を向上していく

10

15

25

30

35

35

50

85

100

100

100

フレックスフューエルエンジン

PHV

EV

クリーンディーゼル

水素燃料エンジン

ダウンサイズエンジン

バイオ燃料エンジン

HCCI

HV

天然ガス

FCV

> トラディショナルな内燃機関もまだ燃費向上はするが、10％程度でその後はサチュレート

> 一方で、HCCIエンジンはマツダやホンダが本腰を入れて開発しており、内燃機関としての進化余地が存在

> バイオ燃料は、原料植物が成長する段階で吸収するCO2を、燃焼時に排出するため、地球上で考えると排出量－吸収量＝ゼロという考え方

> フレックスは、バイオ燃料が最大85％ミックスされている前提

> EVは走行中にはCO2を排出しないが、発電段階での排出が存在

既存ガソリンエンジンに対するCO2削減効果概算[％]




電動化に舵を切ったVWのホームマーケットである欧州でも、2030年で内燃機関が7割を占める見込み

パワトレミックス予測（欧州の乗用車の販売台数ベース）


7%

12%

4%

6%

3%4%

4% 4% 5%

0%0%2%

Diesel

Gasoline

Mild HEV

Full HEV

PHEV

EV

Other

2030

100%

33%

39%

1%

2025

100%

40%

41%

1%

2015

100%

53%

44%

1% 0%

2020

100%

47%

43%

2% 1%

2% 2%


> そもそも原油需要は保有台数によるため、実際の原油需要変化へのインパクトはもっと緩やか

> 脱原子力は発電コストの増加や電力供給能力の限界を招き、結果的に内燃機関需要を押し上げ

> 昨今シェアを伸ばしているSUVは、重量がかさむため、EVには向かない

– 必要な電池が多く、重量増になるためエネルギー効率が低下し、積載性も悪化

> 内燃機関の中では、ディーゼルは減少

– VW問題に加え、規制対応に必要な追加装置によるコスト増、欧州に次ぐディーゼル主要市場のインドで新規登録禁止など規制強化も、減少に拍車を掛ける

– 結果、使途を失った軽油は余剰になる可能性


自動運転は、シェアードとコネクティビティと融合して、「無人で迎えに来て送ってくれる」モビリティとなることで普及が加速

Automotive 4.0の考え方


移動手段の共有

自動運転

短期的現在- 2020

中期的 2020-2030

長期的 2030以降

高

低高

現行の世界自動化された世界

つながり、共有された世界 Automotive 4.0

シェアードモビリティ、コネクティビティ、自動運転の融合

>車の保有が一般的

>但し、都市部や一部の近郊都市においてはシェアリングが増加

>自動運転は個人所有を中心に広く普及

>シェアリングは限定的

低

モビリティの変化

現在のタクシーやライドシェアでコストの7割を占める運転手がいなくなり利用者の移動コストは劇的に低下して、普及に至る


その中で車は、短距離を便利に移動する小型Pod、中距離でも快適に移動するコミュータ、趣味のオーナーズカーという方向感

Automotive 4.0の世界観－車両

サイズ

主要用途

移動距離

ユーザー視点でのポイント

> 1～2人 > 狭い収納スペース

> 4人以上 > 大きな収納スペース

> 1～4人以上 > 様々なサイズの収納スペース

> 市街地や郊外で、駅～目的地といった短距離移動

> 郊外や市街地における中距離移動

> 個人のニーズに合わせた移動 > レジャーや大人数での移動

オーナーズカーコミュータ小型Pod

> 長くても20km程度 > 20km以上 > あらゆる距離

> 操作の容易性 > 低コスト

> 長距離移動のための快適性 > 個人のニーズに合わせた移動と快適性

特徴

> 低燃費 > 低排出ガス > 低メンテナンスコスト > 信頼性

> 快適性 > 低燃費 > 低排出ガス > 低メンテナンスコスト > 信頼性 > インフォテイメント

> 個性的 > 快適性 > オンラインサービス > インフォテイメント > 低燃費 > 低排出ガス > 低メンテナンスコスト

シェアードモビリティ



都市部では、シェアードモビリティが普及して常に自動運転車が稼動し、人が待つことなく移動できる世界が出現

Automotive 4.0の活用シーン－都市部のイメージ

都市部の特徴

> 都市部では狭い範囲に多くの人が集まり、移動も活発

> シェアードモビリティの威力を発揮することから、普及も早い

モビリティの活用イメージ

> 常に車両は稼動し、待つことなく人は移動することが出来る – 住宅地域では小型Podがタクシーのような役割

– コミュータが朝・夕の通勤通学の移動を担う

– 日中は、コミュータが商業地域への買い物客を運ぶ

– エグゼクティブはオーナーズ・カーにて、個人の時間を確保

> 移動の少ない夜間は、拠点に集結することで効率的にメンテナンス

– 車両が集結することで、従来より低コスト・高効率にメンテナンス

– 車両より早いライフサイクルでの交換・更新が必要な部品も存在する

Station

ビジネスエリア

駅

住宅街

郊外へ

シッピングゾーン

メンテナンス工場

通勤

通勤

エグゼクティブ

買物客

通勤



車両の中は、オフィスでもあり、リビングでもあり、生活に必要なことの利便性が向上する場にもなる

車内での過ごし方

オフィス空間

生活の利便性を向上させる場

自宅のリビング

車両の中の空間

3Dバーチャルリアルティー技術を使い、車内でTV会議

音声入力システムで話すだけで書類作成と送信

家のリビング空間をそのまま再現した団欒の場

ベッドに早変わりするイスで、長距離移動中は仮眠

自動運転と連動して、駐車場予約・行き先のおすすめ情報の取得

バイタルセンサーで簡易健康診断、かかりつけの病院へ送信



シェアードモビリティにより、ユーザ数や販売台数は増加する一方、台あたり稼働率が向上して保有台数は減少

自動車・ドライバーへの影響（米国市場対象）

Source: Press articles, annual reports, US Census, NHTSA, FHWA, IHS, Automotive Fleet, Roland Berger

都市別移動者数 [百万人]

> 他の移動手段の代替による増加

年代別移動者数 [百万人]

> 若年層と65歳以上の高齢者の増加

年間販売台数 [百万台]

> 高級車セグメントの増加と量販車の激減

> シェアードモビリティのシェアという新しい形態の展開

保有台数[百万台]

> 量販車を中心とした49百万台規模の保有台数減

> 8人程度のオーナーによる共同保有に置き換え

Auto 4.0

17.6

5.0

9.8

2.8

Auto 3.0

16.8

14.8

2.0

シェアードモビリティ量販車高級車

Auto 4.0

205.8

15.4

147.8

42.5

Auto 3.0

254.4

224.3

30.1

Auto 4.0

249.1

43.0

121.5

67.0

17.6

Auto 3.0

216.8

41.2

110.9

52.4 12.3

地方

中都市

小都市

大都市

249.1

43.4

37.8

Auto 4.0

121.3

38.9 7.7

Auto 3.0

216.8

37.0 34.3

110.4

35.1

15-24

0-14

55-64

65+ 25-54

示唆 3200万人規模のドライバー増加

> 公共交通機関や短長距離鉄道・飛行機から、自動車へのシフトが発生

> 若年層など免許を持たない層の運転が可能となる

76万台以上の販売増加

> シェアードモビリティによる利便性の高いサービスにより、カーシェアを使いつつも、人々の自動車での移動量は維持

> 保有台数は減るものの、買い替えサイクルは短期化



結果として、エネルギー需要の増減要素は多岐に亘り、しかもその影響因子は複雑に絡まるため、様々なシナリオが考えられる

エネルギー需要の変化


エネルギー増減要素

各要素への影響因子

1台あたり需要

保有台数入庫する時車内で過ごす時走る時つくる時

> 生産プロセス

– IOT／AIでの効率化

– ロボット活用

> 開発プロセス

– デジタル開発普及

– 現物試験の減少

> 各パワトレ効率向上

– 特にEV、PHEV

> 人間の機能代替

– 周辺／運転手監視

– 統合制御

– 省電力型AI/半導体

> 新たな機能追加

– エンタメ装備

– 睡眠／快適装備

– 仕事装備

> 車両状態管理

– クラウドデータ授受

– ソフトアップデート

> 整備

– 診断機器の多様化

– 高稼働による高頻度入庫

> パワトレミックス

> 車格ミックス

> 完全自動運転車比率

– インフラ/他車協調

車両

> 技術革新

> コスト／スケールメリット

> 開発／生産キャパシティ

エネルギー

> 供給インフラ

> エネルギーミックス

> エネルギー源ミックス

当局

> 環境規制

> インフラ政策

> 自動運転／共有化政策

消費者

> 価値観

> 経済力

> 移動者総数

> 電池の性能向上／コスト低減

– LiBの進化／次世代電池の実用化

大

増減インパクト（初期的）

中

動力源自体、演算量多（100m sec未満、外的要因多）

> エネルギー補充

– ネットワーク構築

– 補充頻度

– アクチュエーション小

エネルギー抑制機能、演算量中（100m sec以上、外的要因小）

上記以外


特に、電池の進化や省電力型AI／半導体の技術進化は、エネルギー増減要素の中でもインパクトが大きい

エネルギー増減要素に掛かる動向


リチウムイオン電池の進化は今後、進化はサチュレートする中、次世代電池が登場。但し、量産化での課題はまだ多い

> 【リチウムイオン電池の進化】

– 重量エネルギー密度は現状200Wh/kgから、2025年には350Wh/kgに増加

– コストも、現状350$/kWhから、2025年には200$/kWh以下へと低下

> 【次世代電池の開発】

– ナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池並みの性能・安全性で、コストが3割安の試作品が開発済。2020年以降に量産化の可能性

– 全固体電池は、エネルギー密度2倍、出力密度3倍の試作品が開発済。2020年以降に量産化の可能性

電池の進化

計算量を減らすことで、消費電力を抑えるAIや半導体の開発が進展

> 【三菱電機】

– 一部回路のみで処理する人間の脳の構造を応用し、学習に影響しない情報のやり取りを排除

– 結果、計算量を1/30に抑制

> 【IBM】

– 演算装置とメモリー間にデータ移動という既存コンピュータのボトルネックを解消し、人間の脳模倣型半導体を開発

– 結果、現時点で54億個のトランジスタを含むシステムが70mWで動作

> 【NEC・大阪大学】

– 目や耳から入る情報をパターン化して処理する人間の脳を応用

– 結果、消費電力を現在の1/100にする目標

脳メカニズムを応用したAI／半導体


12

現状の主要電装品の負荷

Source 富士キメラ

しかし、既に電装品の増加で車両の電力供給は逼迫。ここに自動運転機能、時間価値向上の室内装備などが追加されると更に厳しくなる

電気負荷出力(W)

動作時間（秒）

1,000

100

10

1

0.1

100 1,000 10,000 100,000

フルHV

駆動用モータ/ジェネレータ

マイルドHV

駆動用モータ/ジェネレータ

アクティブサスペンション

大型

EPS

電磁駆動弁

電動AC ブロワモータ

電動ファン

デフォッガー

ランプ類

小型

EPS

ワイパーモータ

ABS ESC

EHB パワーウィンドウ

12Vバッテリでは電源が不足する領域


> "大都市での完全自動運転には、現在の通常のCPUの1000倍の演算量が必要"（OEM自動運転開発者）

> 完全自動運転では、車内での過ごし方がサービス／車両選定の拠り所になるため、関連装備を簡素化するのも困難

> その場合、代替が存在するパワトレが電力負荷軽減の対象となり、効率が更に向上した内燃機関やHEVを適用する可能性


まとめ

> 2030年以降を見据えると、自動車産業が燃料産業にもたらすインパクトは大きい

– パワトレの変化では、従来のHVよりも更に燃料消費量が少ないPHVやEVが増加し、車両駆動用燃料需要は減少し、電力需要が増大。一方、 HCCIエンジンなど内燃機関も継続進化するため、電動化一辺倒にはならない

– モビリティの変化では、低コストで時間価値を高めることができる完全自動運転と相まってシェアリングが普及し、保有台数は減少。利便性の高いドアtoドアの移動手段が担保されることで新たな移動も創出しうる

> 結果として、エネルギー需要の変数は増加し、様々なシナリオが考えられる中、石油需要の継続／需要減少タイミングの後ろ倒しの可能性も存在

– 完全自動運転のシェアリングはグローバルで一気に浸透するわけでなく、新興国では安価な内燃機関の手動運転車を保有するケースも当面続く

– 完全自動運転のシェアリングでも、車内で過ごすための機能拡充で車両の電力需要が大幅に増して電動パワトレの電力需要が賄えなくなり、結果として代替が存在するパワトレがそのバッファとなって、EVではなくHEVや内燃機関が適用される可能性

> いずれにせよ、需要構造変化を的確に捉えて、適切な供給能力をタイムリーに整えるための多様な構えをゼロベースで検討すべき

自動車産業から見た...

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