自動車機器テクノロジー Robert Bosch GmbH のプレスリリース(日本語訳)

ボッシュ・パワートレイン:未来に向けて私たちを牽引するもの

ロバート・ボッシュGmbH
ガソリン・システム事業部長
ロルフ・ブーランダー
および
ディーゼル・システム事業部長
マルクス・ハイン

第61回オートモーティブ・プレス・ブリーフィング
2013年6月、ボックスベルグ

本稿は実際の講演内容と異なる場合があります。


ご来場の皆さま

ヨーロッパ連合(EU)の2020年フリート平均CO2排出基準が決まりました。基準値は欧州委員会の提案通り、1kmあたり95gとなります。そして、わずか2年後の2015年には、車両のフリート平均のCO2排出量は1kmあたり130gに制限されます。

米国や中国など、世界の他の国々で今後CO2排出規制が打ち出されるとしても、EUの2020年削減目標ほど野心的なものにはならないでしょう。そこでボッシュの自動車機器テクノロジーセクターは、すべてのクラスの車両を将来の排出基準に適合させるために重要な役割を果たしていくつもりです。燃費のさらなる改善は可能です。とはいえ、かなりのコストアップが避けられないケースもあると予想されます。しかしコストの話ばかりを話題にするのではなく、それ以上にエモーションについてお話したいと思います。パワートレインの電動化によって、まったく新しいドライビング体験ができるようになります。発進時から最大トルクが得られ、ハイブリッドにおいては、加速時に電気モーターの追加パワーによってブースト効果が得られます。

多様なソリューション:内燃機関、電動化、天然ガス(CNG)

将来、お客さまが内燃機関車両を選択するか、電動化された車両を選ぶか、その判断は車両クラスによって大きく異なってくると思われます。小型車の場合であれば、エンジンを改良するだけで十分だと私たちは考えています。燃料噴射技術とターボチャージャー、ダウンサイジングを通じて、比較的低コストで高い効率を実現できるからです。
ミドルクラスにおいても、ボッシュはよりクリーンで高効率なエンジンのための技術を研究しており、それらは、実現可能な技術なのです。内燃機関には改良の余地が依然として残っていますし、新しいエンジンコンポーネントを開発することで、燃焼プロセスを今以上に最適化できると私たちは確信しています。そのほかにも、私たちはパワートレインの部分的な電動化に向けて、効率的な制動エネルギー回生システムなど、新しいコンポーネントの開発に取り組んでいます。

それに対し、プレミアムクラスの車両については、CO2削減目標を達成するために、さまざまな側面からパワートレインの効率化に取り組む必要があります。ボッシュでは、電気的エネルギーだけで最長60kmを走行できる効率的なプラグインハイブリッドシステムの開発が進められています。これにより、SUVであっても、CO2排出量の低減を実現できます。このシステムは追加コストの発生を伴いますが、追加の利点もあります。プラグインハイブリッドはプレミアムセグメントの車両の魅力を向上するからです。このパワートレインにより、電動モード時にほぼ無音走行を実現できるだけでなく、内燃機関車両に匹敵する航続距離が得られます。さらに、電動モーターとエンジンの併用によって、より大きなトルクが得られるため、車両の走行性能も向上します。

パワートレインの電動化のほかに、ボッシュは、経済性の高いCNGパワートレインをあらゆるクラスの車両に使用できると考えています。天然ガス燃焼時のCO2排出量は、ガソリンよりも25%ほど少なくなります。当社のシステムはそれに加えて、少ない追加コストで高いレベルの利益をお客さまにご提供できます。とはいえ、CNG車市場を持続的に成長させるためには、対応するインフラを大幅に拡充していく必要があることも事実です。

ダウンサイジングやターボチャージャーによる効率性の向上

サブコンパクトクラスの車両の燃費をさらに改善していくためにはどのような可能性が考えられるのかについて、ここでさらに詳しく見ていくことにしましょう。2012年時点でこのクラスのベストケースの車両を基準にした場合、ボッシュは最大でさらに20%の効率改善が可能だと見ています。現時点では、このクラスで最先端のディーゼル車のCO2排出量は81g/kmとなっています。ボッシュの広範にわたるディーゼル製品ラインナップは非常に効率的な燃焼プロセスをサポートしており、CO2排出値の最適化に大きく貢献できます。他方、ガソリン車のCO2排出値はベストケースで99g/kmですから、この数字から考えると、エンジンの改良だけでEUの目標は十分に達成できそうです。

では、こうしたソリューションの具体例をいくつかみなさまにご紹介していきましょう。ここでは、なお改善の余地が大きいと考えられる内燃機関に焦点を当てることにします。まずご説明するのは、ガソリンエンジンを搭載したサブコンパクト車のCO2排出値削減に対する3つの方策です。

  • 第一は、あまりコストをかけることなく、大きな効果が得られるマニュアルトランスミッションの自動化です。その燃費改善(CO2排出削減)効果はおよそ5~6%に達する見込みです。
  • 次は、サブコンパクトクラスの車両へのターボチャージャー搭載です。ターボチャージャーを搭載するだけで、エンジンをダウンサイジングすることができ、潜在的に7~8%の燃費向上を期待できます。さらに、これに最新のガソリン直接噴射システムを組み合わせると、単純なポート燃料噴射システムに比べて、最大15%の燃費節減効果を得ることができます。加えて、ターボチャージャーはトルク増大を通じて、走行性能の向上にも寄与します。またエンジン負荷とバルブリフト量を最適化することによるポンピングロスの低減が図れるので、エンジンの効率が改善します。
  • 3つ目は、クールドEGRを利用した圧縮比向上による燃焼効率の改善です。それによるCO2排出量削減効果はほぼ10%に達する見込みです。

私たちは、こうしたさまざまな可能性とガソリン直接噴射技術の改良を組み合わせようとしています。現在の推定では、コンパクトクラスのガソリン車の場合、将来的にはCO2排出量を85g/km以下に抑えることができそうです。ボッシュは、このクラスのディーゼルエンジンシステムについてもさらなる改良を進めています。たとえば、燃料噴射圧引き上げや、低圧EGRの広範な導入による燃焼効率の改善などです。私たちはまた、摩擦損失低減と充填サイクル改良による高トルクディーゼルエンジンのさらなる効率アップを鋭意追求しています。もう1つは、エンジンサイズとの相対的な関係における出力の向上です。このような方法で、ディーゼルのCO2排出量を、85g/kmを大きく下回るラインにまで削減できる見通しです。

油圧式ハイブリッド: 多彩な用途に対応できる代替パワートレイン

サブコンパクトクラスの車両の燃費改善に寄与する別の可能性の例として、乗用車用としては世界初の油圧式ハイブリッドパワートレインが挙げられます。ボッシュとPSAが目下共同で開発を進めているこのシステムは、一口で言えば、従来の内燃機関をベースに、油圧コンポーネントと窒素を充填したプレッシャーアキュムレーターを付加したものです。このハイブリッドシステムはガソリンエンジンとディーゼルエンジンのどちらにも対応でき、加速時や渋滞時など、本来であればエンジン効率が低下する局面でもエンジンをサポートします。油圧式ハイブリッドの強みが特に生きてくるのは市街地走行時で、最大45%の燃費節減効果が得られ、普通の走行条件でも燃費を30%ほど節減できます。

これほど劇的な燃費改善効果が得られるのは、通常では単に失われてしまうだけのエネルギーを非常に効率的に回収できるからです。専門用語で、これをエネルギー回生と言います。制動時に、通常は熱として失われる運動エネルギーを油圧エネルギーに変換し、プレッシャーアキュムレーターに蓄えます。

電動ハイブリッドとの最大の違いは、この代替パワートレインはバッテリーパックを必要としないことです。それにより、ハイブリッド化による重量増加を100kg以内に抑えることができます。このため、油圧式ハイブリッドは経済的なだけでなく、汎用性もあります。油圧式ハイブリッドはもともと、地方自治体の住民サービス用車両向けに開発された経緯がありますが、用途はそれだけに限られるものではありません。小型トラックを含め、それ以外のセグメントでも有力な選択肢になりうると私たちは確信しています。

そうした特徴に加えて、油圧式ハイブリッドパワートレインは電気自動車でよく知られた数多くの利点を備えています。短い距離であれば、文字通りのゼロエミッション走行を実現でき、またそのトルクブースト効果はドライビングプレジャーの向上をもたらします。また、内燃機関を駆動しながら、同時にアキュムレーターの油圧エネルギーを取り出すことでもたらされます。さらに、このパワートレインの働きを利用して負荷ポイントをシフトし、効率的に最も有利な特性マップエリアで内燃機関を作動させることも可能になります。しかも、航続距離を気にする必要がありません。それどころか、燃費が改善されるため、乗用車の航続距離を大幅に延ばすことができます。

ブースト回生システムとeクラッチ:ハイブリッドの世界との架け橋

私たちのパワートレイン電動化開発でも追求する目標は同じです。その出発点となったのは、スタート/ストップシステムのさらなる標準化です。このシステムは2017年までに、西ヨーロッパで販売される新車の70%に装備される見通しですが、私たちはこれをベースに、さらなる新しいソリューションを実現したいと考えました。その一例が、ブースト回生システム(BRS)です。この48Vシステムは、スタート/ストップシステムをさらに一歩前進させ、現時点ではまだ非常に大きいハイブリッドの世界とのギャップを埋めるものとなっていくでしょう。

私たちは、熾烈な価格競争が繰り広げられているコンパクトクラスにこのBRSを導入したいと考えています。ただ、そのためには高効率で、しかもあまり高価でないシステムが必要となってきますが、これを実現できると私たちは確信しています。そのカギを握るのは、システムに適したコンポーネントの開発です。BRSは、電気コンポーネントによって駆動系の出力を10kW押し上げます。バッテリー容量は0.25kWhと、ハイブリッド車に比べれば小さめですが、48Vの電源系を採用することで、回生ブレーキのエネルギー回収能力は大幅に向上します。ドライバーがブレーキペダルを5回踏み込めば、システムのリチウムイオンバッテリーが満充電になるほどです。

このエネルギーは、電源系に接続された電気負荷に供給できるほか、発進時や加速時に内燃機関のパワーを補完し、ダイナミックにブーストするために利用することもできます。
BRSにはもう1つ、ぜひともみなさまに知っておいていただきたい機能があります。それはeクラッチ、すなわち電気的に作動するクラッチです。このシステムは、トランスミッション全体でなく、クラッチだけを自動制御化するもので、前進のためのパワーを必要としない状況で、エンジンをスイッチオフすることができます。これは燃費節減に寄与するだけでなく、ドライバーの負担軽減にもつながります。渋滞時に、ドライバーはクラッチを操作することなく、1速または2速で車両を発進させることができるからです。言い換えると、eクラッチは低速走行時に、オートマチックトランスミッションと同等の働きをするわけです。さらにこの電子制御クラッチは、ドライバーの足がアクセルペダルから離れると、アイドリング位置にシフトします。これとスタート/ストップ機能を組み合わせれば、低燃費のコースティングを実現できるようになります。

その仕組みは簡単です。車両が下り坂にさしかかり、ドライバーがアクセルペダルから足を離すと、システムがそれを検知し、クラッチを切り離します。このとき、従来の車両に見られたエンジンブレーキ効果は働かず、勾配により、車速は一定に保たれます。この効果がどのようなものかは、下り坂でクラッチをオフにすると体験できます(手動シミュレーション)。この機能を、将来はシステムが自動的に行うようになるわけです。技術的には複雑ですが、7%の燃費節減効果が得られるとすれば、実用化の価値は大きいと言えるでしょう。

ストロング方式のハイブリッド:25%以上の燃費節減

ロバート・ボッシュGmbHで自動車機器テクノロジー統括部門長を務めるベルント・ボアは、基調講演の中で、こうしたエントリーレベルのハイブリッドシステムがいずれパーソナル・モビリティにも広く普及していくだろうという見通しを明らかにしました。2020年までに、電動パワートレインを搭載した車両が1,210万台にのぼると私たちは予想しています。こうしたシナリオの背景にあるのは、今日ボッシュが現行世代のハイブリッド車向けに提供している各種のテクノロジーです。ボッシュはこの種のシステムの量産化を目指して、コストダウン化の作業を進めています。さらに言えば、今日ボッシュが提供しているストロング方式のハイブリッドシステムにより、ドライバーはNEDCモード燃費を15~25%節減できます。こうしたボッシュのシステムを通じて、バッテリーサイズによって長短の差はありますが、短い距離ならゼロエミッションで、エンジン音を伴わない静粛な純電気駆動モードで車両を走らせることができます。そのことを裏付ける顕著な例が、PSAとボッシュが共同開発したディーゼルハイブリッドで、最先端を行くディーゼルエンジンのパワーと電気コンポーネントの経済性を組み合わせています。

車両の大小はまずもって問題になりません。ボッシュが提供する完全なパワートレインコンセプトは、どのような車両のニーズにも対応させることができるからです。そのことを示しているのが、多様な技術システムです。ストロング方式のハイブリッド車向けに、私たちは出力20~40kWの電動モーターを用意しています。ボッシュのハイブリッド車用リチウムイオンバッテリーの容量は0.8kWhに始まり、最高で1.5kWhに達します。そして、電動モーターとバッテリーを繋ぐのは、目的にまさにぴったりのDC/DCコンバーターです。このように、ストロング方式のハイブリッドを搭載するのが、小さなコンパクトカーであっても、また大型のステーションワゴンであっても、ボッシュはそれぞれに最適なソリューションを提供することができます。

プラグインハイブリッド: プレミアムクラスの未来

同じことがプラグインハイブリッドについても言えます。ただし、プラグインハイブリッドになると、パワートレインの電動化レベルがもう1段階さらに高度になります。ドライバーはバッテリーだけで最長60kmを走行でき、その間は最高120km/hの車速が保証されますので、燃費を最大90%節約できます。これは車両を頻繁にコンセントにつなぐことができる場合の数字ですが、発進時に毎回バッテリーを満充電にすることができない場合でも、プラグインハイブリッド特有の大きな燃費節減効果を得ることができます。当社のシステムを使えば、NEDCモード燃費を少なくとも半減できると私たちは考えています。

その理由は、私たちが採用する電気コンポーネントが一般のものよりもパワフルであることにあります。システムに組み込まれるボッシュの電動モーターは、出力が30~80kW、バッテリー容量は最大で12kWhに達し、用途はミッドクラスのセダンから、電動のSUVやスポーツカーまでカバーしています。この拡張性の高さからしても、将来のモビリティーにおけるプラグインハイブリッドの重要性をうかがい知ることができるというものです。2020年のEUのCO2排出基準について言えば、プレミアムクラスでこれを満たすためには、高度の電動化以外に選択肢は考えられません。

バッテリーだけで最長60kmを走行できるということは、つまりボッシュのプラグインハイブリッドシステムを使えば、環境規制がさらに強化されても問題なく基準をクリアできるということになります。

eモビリティ:ボッシュはシングルソースでパワートレインを提供

もちろん、純粋な電気自動車のユーザーであっても、ボッシュのテクノロジーがもたらす利益を存分に享受することができます。ここで再び、具体例を挙げることにします。その例とは、ボッシュがパワートレイン一式を提供しているフィアット500eです。このモデルに、ボッシュはコンポーネントを提供しているだけでなく、それを統合して電動パワートレインとするために必要なノウハウも提供しています。それでは、フィアット500e向けにボッシュが納入しているコンポーネントについて簡単に説明していきましょう。

  • ボッシュが開発したSMG 180/120電動モーター:出力80kWのこの永久磁石式同期モーターがパワートレインの動力源となり、発進時から早くも196Nmのトルクを生み出します。
  • 電動モーターとバッテリー間のインターフェースを構成するボッシュINVCON 2.3インバーター/コンバーターユニット:このコンポーネントは電動パワートレインのいわば頭脳にあたります。この「頭脳」は、バッテリーから取り出した直流電流を交流に変換して電動モーターに送り、回生時にはこれと逆の働きをします。このパワーエレクトロニクスの効率が高いほど、電気自動車の航続距離が長くなります。
  • ちなみに、ボッシュのバッテリーパックを搭載したフィアット500eの航続距離は約140kmです。駆動用バッテリーは角柱型セルで構成され、容量は24kWhで、4時間足らずで完全に充電できます。

ボッシュではさまざまな観点から、フィアット500eをeモビリティのモデルプロジェクトと位置づけています。電気自動車部品サプライヤーとして、私たちに何ができるか、どのような開発能力があるのかを示すのがこのモデルだからです。そして、こう言えることは私にとって喜ばしいかぎりなのですが、この車両の電動パワートレインの構成部品を一手に納入しているのがボッシュなのです。そして、これまでの話でご理解いただけたと思いますが、eモビリティのさらなる改良に向けた私たちの努力が、将来も継続されるものであることは言うまでもありません。

CNGパワートレイン: 代替パワートレインのさらなる代役

さて、時間も残り少なくなりましたが、もう1点、現在の動きと近い将来の展望という意味で、ぜひ申し上げておきたい技術テーマがあります。実はボッシュには、もう1つ別の代替パワートレインがあります。次第に、本物の代替パワートレインとして形を整えつつあるこの技術、それはCNGパワートレインです。CNGエンジンはこれまで、主に都市バスや小型デリバリーバンに使われていましたが、CNGパワートレインが将来、乗用車および商用車のパワーユニットとして、ディーゼルとの併用を含め、広く使われるようになるとボッシュは予測しています。ドライバーにとって、CNGが意味を持つのは年間走行距離が7,000km以上の場合です。言い換えると、CNGはほとんどのドライバーにメリットをもたらします。その最大の理由は、CNGの安さです。CNGの価格はガソリンのほぼ半分、あるいはそれより少し高い程度です。しかもCNGはCO2排出量がガソリンの4分の3にしかならず、バイオガス工場でつくられるメタンを利用すれば、この数字はもっと低くなります。私たちの見るところ、世界中どこでも容易に手に入る、環境にやさしい代替燃料、それが天然ガスなのです。

このように、ボッシュはこの分野でも、時代の最先端を行くシステムの開発に取り組んでいます。すでに当社のCNGテクノロジーは、VW、GM、フィアット、タタの各社の量産モデルに採用されています。また、ボッシュが供給するコンポーネントには、世界最小、最軽量のCNGインジェクターや最高速の温度センサーが含まれています。

この技術の素晴らしさは、ステアリングホイールを握っていても、それがCNGエンジン車だと気付かないところにあります。今日のCNG車は、燃料がCNGか、ガソリンかに関係なく、一様なパワーを生み出しますので、燃料が天然ガスからガソリンに切り替わっても、それをドライバーに感じさせることはありません。

ボッシュのCNGシステムを運転頂ければ、ガソリンスタンドでその違いを実感頂けます。それがボッシュのシステムの強みであり、他社のCNGソリューション以上に大きなコスト節減効果をお客様に提供できます。ボッシュのシステムは、冷間時でもCNGモードで始動します。これは廉価な天然ガスを最大限利用するための工夫です。他社システムの場合、ウォームアップは在来の方式で、エンジンが暖まるまで高価なガソリンを使って数km走らなくてはなりません。それに対して、当社のシステムでは、ほとんど常時、廉価な天然ガスで走行することができます。

では、技術的な詳細に関する話は終わりにすることとして、全体的な構図を再度確認することにしましょう。ボッシュの先端CNGパワートレインは、グリーンモビリティーに向けた過渡的な技術です。ボッシュCNGパワートレインを搭載した車両は今日すでに量産化され、ユーザーは環境にやさしい高効率な車両を手にすることができます。同じ目標を念頭に置き、私たちは従来からの内燃機関のさらなる改良に日々努めています。そして、忘れてほしくないことが1つあります。それは、誰もが背伸びすることなく入手できる電動パワートレインの実現に向けてボッシュが日々尽力していることです。
言い換えると、私たちはパーソナル・モビリティのための技術を提供し続けているということです。そのことは今も、そして未来においても変わりません。そうすることが、私たちのコーポレートスローガンである「Invented for life」の体現につながるのです。

ご静聴ありがとうございました。

報道対応窓口:
Florian Flaig
電話:+49 711 811-6282

ボッシュ・グループは、グローバル規模で革新のテクノロジーとサービスを提供するリーディング・カンパニーです。2012年度の従業員数は約30万6,000人、売上高は525億ユーロを計上しています。また2013年初めからは、自動車機器テクノロジー、産業機器テクノロジー、消費財、エネルギー・建築関連テクノロジーの4事業セクター体制に移行しました。
ボッシュ・グループは、ロバート・ボッシュGmbHとその子会社約360社、世界約50カ国にあるドイツ国外の現地法人で構成されており、販売、サービス代理店のネットワークを加えると、世界の約150カ国で事業展開しています。この開発、製造、販売、サービスのグローバル・ネットワークが、ボッシュのさらなる成長の基盤です。
ボッシュでは2012年に約48億ユーロもの金額を研究開発に投じ、さらに全世界では4,800件以上の国際特許の基礎特許(第一国出願)を出願しています。私たちは革新的で有益なソリューションを提供し、そのすべての製品とサービスを通して、人々を魅了し、人々の生活の質を向上させることを目的にしています。この方針に基づき、ボッシュは全世界において人と社会に役立つ革新のテクノロジーを提供し続けていきます。それこそが「Invented for life」です。

ボッシュの起源は、1886年に創業者ロバート・ボッシュ(1861~1942)がシュトゥットガルトに設立した「精密機械と電気技術作業場」に遡ります。ロバート・ボッシュGmbHの独自の株主構造は、ボッシュ・グループの財務上の独立性と企業としての自立性を保証するものです。「株主(利益配当)」と「経営(議決権)」が完全に分離した企業形態によって、ボッシュは長期的な視野に立った経営を行い、将来の成長を確保する重要な先行投資を積極的に行うことができるのです。ロバート・ボッシュGmbHの株式の大半は非営利組織である公益法人「ロバート・ボッシュ財団」(持株比率92%、議決権なし)が保有しています。議決権の大部分は株主の事業機能実行機関である共同経営者会「ロバート・ボッシュ工業信託合資会社」が保有しています。残りの株式と議決権は創業家であるボッシュ家とロバート・ボッシュGmbHが保有しています。

さらに詳しい情報は
www.bosch.com ボッシュ・グローバル・ウェブサイト(英文)
www.bosch-press.com ボッシュ・メディア・サービス(英文)
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