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水素・燃料電池自動車（FCV）の
取り組み
トヨタ自動車株式会社
内山田 竹志
2012.7.5
FCV：Fuel Cell Vehicle
水素と、空気中の酸素の化学反応で生じる電気で
モータを駆動し走行する自動車
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目 次
１）次世代車用燃料、省石油と脱石油
２）電気自動車と燃料電池自動車
３）水素エネルギーと燃料電池自動車
４）まとめ
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１）次世代車用燃料、
省石油と脱石油
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当面は石油が主流だが、将来の自動車燃料は多様化
潜在的な石油需要 (Million b/d) トヨタ試算 石 油 の 需 要 ／ 供 給 量 石油供給石油供給能力と代替燃料の拡大
代 替 燃 料 供 給 可 能 量「脱石油」の必要量
合成燃料（GTL/CTL） 超重質油 (Million b/d) バイオ燃料 天然ガス ２００５ ２０１０ ２０１５ ２０２０ ２０２５ ２０３０ ０ ２ ４ ６ ８ １０ １２ １４ １６ １８ ２００５ ２０１０ ２０１５ ２０２０ ２０２５ ２０３０ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ １２０代替燃料不足
燃費改善 電気/水素5
内燃機関
従来車
＆
HV
石 炭
植 物
ウラン
水力、太陽、地熱天然ガス
石 油
EV
FCV
PHV
省
石
油
脱
石
油
１次エネルギー
自動車用燃料
パワートレーン
ガソリン
ガス燃料
合成液体燃料
バイオ燃料
電
気
水
素
軽油
基
盤
技
術
次
世
代
技
術
自動車用パワートレーンの多様化
当面省石油に対応しながら、脱石油にも積極的に取り組む
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脱石油（ｾﾞﾛｴﾐｯｼｮﾝ）
脱石油（ｾﾞﾛｴﾐｯｼｮﾝ）
省石油（低ｴﾐｯｼｮﾝ）
省石油（低ｴﾐｯｼｮﾝ）
HV
HV
PHV
PHV
HVの次はPHVが環境車の柱、未来に向け脱石油の本命はFCV
この未来は始まっている
継続して積極的に推進
電気、水素の活用
時間軸
EV
EV
省石油・脱石油の取り組み
省石油・脱石油の取り組み
FCV
FCV
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２）電気自動車（ＥＶ）と
２）電気自動車（ＥＶ）と
燃料電池自動車（ＦＣＶ）
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ＥＶとＦＣＶの特徴
ＥＶとＦＣＶの特徴
・高い車両価格 ・走行時ＣＯ２排出“ゼロ” ・走行時静粛性 ・航続距離の制約 ・充電時間の長さ ・急速充電インフラ制約 ・電池の経年劣化、低温での性能低下 ・維持費の安さ（深夜電力料金活用時） ・近距離ﾕｰｽ 使用性良 ・自宅で燃料充填（充電）可能EV
・水素ステーション制約 デメリット ・ガソリン車同等の航続距離 ・短い燃料充填時間（約３分間） ・水素ステーションで充填可能 （自宅に設備不要） ・低温走行性良 メリットFCＶ
バッテリー モーター 水素 タンク FC ｽﾀｯｸ （発電機） PCU バッテリー モーター PCU9
EV
FCV
FCV優位
EV・FCVのシステムコスト比較
シ ス テ ム コ ス トEV優位
実用航続距離 トヨタ試算中長距離走行用の車はコスト上FCVが優位
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エネルギー密度の比較
エネルギー密度の比較
水素の体積エネルギー密度は電池の約７倍
1000 1000 10000 10000重
量
当
た
り
の
エ
ネ
ル
ギ
ー
密
度
5000 5000 1000010000体積当たりのエネルギー密度
10 10 （Wh/kg） （Wh/kg） 4000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 60006000 70007000 80008000 90009000 0 0 （Wh/L） （Wh/L） 11000 11000良
い
軽油 ﾊﾞｲｵﾃﾞｨｰｾﾞﾙガソリン
ガス燃料
天然ｶﾞｽ （20MＰa）水素
（70MPa）
電池
水素吸蔵合金（2wt%） ｴﾀﾉｰﾙ 100 100 ﾆｯｹﾙ水素 ﾆｯｹﾙ水素 鉛 鉛ﾘﾁｳﾑｲｵﾝ
ﾘﾁｳﾑｲｵﾝ
液体燃料
トヨタ試算12
天
然
ガ
ス
29%
36%
26%
天然ガス
採
掘
・液
化
・運
搬
56%
84%
32%
【総合効率】
60%
34%
81%
【燃料の効率】【車の効率】
×
＝
×
＝
×
＝
日本国内の場合ＣＮＧ ＨＶ
電気
ＥＶ
水素
ＦＣV
火
力
発
電
送
電
充
電
水
素
製
造
圧
縮
都
市
ガ
ス
製
造
運
搬
運
搬
充
填
充
填
圧
縮
パイプライン トレーラ 【70MPa】天然ガス由来のエネルギーによる総合効率比較
Toyota 試算水素・ＦＣＶの総合効率が最も高く、電気・ＥＶの約１．３倍
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水素インフラの全体構成
高圧ｶﾞｽ
水素
液体水素
発電 発酵 →改質 熱分解 水素製造プラント （エアプロダクツ社） 改質 液化 圧縮 パイプライン 高圧ｶﾞｽ ﾄﾚｰﾗ 液体水素 ﾄﾚｰﾗ -253℃ 電気分解水素製造
水素輸送
水素充填
天然ガス 石炭 バイオ 再生可能 エネルギ ウラン 鉄鋼･ｿｰﾀﾞなどの副生 70MPa高圧水素 燃料電池自動車 水素水素ｽﾃｰｼｮﾝ
都市ガスパイプライン オンサイト改質水素製造
電気分解 改 質 オフサイト改質 送電網・水素は既に産業用として大量生産されている
・多様な１次エネルギーから製造可能
石油 132 0 50 100 150 ガソリ ン 2 0 0 8 夏 水 素 NGｵﾌｻｲ ﾄ 改 質 現 状 水 素 NGｵﾌｻｲ ﾄ 改 質 2 0 2 0 燃 料 コ ス ト 円 STコスト（ＧＳは利益含む） 輸送コスト（ﾄﾚｰﾗｰ） 原料費（水素・ガソリン ） ｸ ﾙ ｰ ｶﾞｰ 1 0 km 走行( 実用) に必要な燃料ｺ ｽ ﾄ（ 税金除く） 海外流出 国 内 還 流 この部分が インフラ構築の原資 低ｺｽﾄ化 海外流出
日本にとって高い付加価値（１）
＜燃料（水素）の観点＞
水素はガソリンに比べバリューの海外流出小
ガソリン ２００８夏 水素 CNGｵﾌｻｲﾄ改質 現状 水素 CNGｵﾌｻｲﾄ改質 2020 （財）エネルギー総合工学研究所 1415
日本にとって高い付加価値（２）
＜スマートエネルギー構想＞
風力 太陽光 ・水力 ・地熱 ・その他再生可能エネルギー
水素グリッド
水素貯蔵
水素
水素ステーション ＥＶ ＰＨＶ ＦＣＶ 発電所 （水素・バイオマス）電気グリッド
定置ＦＣ社会
非常用電源 分散電源 必要に応じ 供給 副生水素 商用水素蓄電池
少量
大量
水電解短期間 長期間
電気
不安定な再生可能エネルギー増加に合わせ、
⇒ 電気と水素、各々の特徴に合わせた貯蔵・輸送技術の使い分け（両立）
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防災上の付加価値
＜非常用電源としてのポテンシャル＞
８２ｋＷｈ/日 ５００ｋＷｈ/日 ９,６２８ｋＷｈ/日 平時 電力消費２台
０．５台
２３５ｋＷｈ/日
＜平時の４７％＞ （冷蔵機器のみ） コンビニ１６ｋＷｈ/日
＜平時の１０％＞ （給油機器のみ）９６３ｋＷｈ/日
＜平時の１０％＞ （緊急医療が行える設備のみ） 非常時 電力消費８台
２台
病院０．１５台
非常時1日間 維持に必要な ＦＣV （120kWh/台）０．０３台
非常時1日間 維持に必要な ＦＣバス （455kWh/台） ガソリンスタンド Toyota 試算17 ●
ＦＣ技術ほぼ確保（大臣認定）
●課題（寒冷地性能・
航続距離・耐久信頼性）
→限定ユーザ・制約条件での使用
●日米で合計17台をリース
●ＦＣ技術ほぼ確保（大臣認定）
●課題（寒冷地性能・
航続距離・耐久信頼性）
→限定ユーザ・制約条件での使用
●日米で合計17台をリース
●性能向上するも制約条件での使用継続
・航続距離の延長
（300km → 330km）＠10-15モード
・動力性能向上（モータ出力80→ 90kW）
●大臣認定 → 型式認証
●東京・名古屋地区 → 大阪地区への拡大
●性能向上するも制約条件での使用継続
・航続距離の延長
（300km → 330km）＠10-15モード
・動力性能向上（モータ出力80→ 90kW）
●大臣認定 →
型式認証
●東京・名古屋地区 → 大阪地区への拡大
05年モデル（05年7月～）
05年モデル（05年7月～）
トヨタ ＦＣＶ開発の歴史
航続距離の延長
（330km → 830km）＠10-15モード
寒冷地性能向上（-30℃始動・走行）
耐久・信頼性の向上
日米欧で100台以上（走行実績200万km以上）
航続距離の延長
（330km → 830km）＠10-15モード
寒冷地性能向上（-30℃始動・走行）
耐久・信頼性の向上
日米欧で100台以上（走行実績200万km以上）
08年モデル（08年6月～）
08年モデル（08年6月～）
コストを除き商品課題含め
従来車並の性能
→低温使用含め使用制約なし
現状：
最大課題のコストと
耐久・信頼性の両立に
ほぼ目処
→2015年頃一般普及開始
へ詰めの開発
02年モデル（02年12月～）
02年モデル（02年12月～）
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* 2015年頃からセダンタイプのFCVの販売を開始
将来の自動車用エネルギーの有力な候補
FCV 今後の展開
・日本ではインフラ整備が期待される４大都市圏から
・お客様に納得頂ける価格レベルを目指す
* 2020年以降の普及拡大を目指し、更なるコスト低減を推進
2011年東京モーターショー出展コンセプト車『ＦＣＶ-Ｒ』 ・70MPa高圧水素タンク ・航続距離約700lm （JC08モード走行）19
トヨタグループの燃料電池技術
FCHV
FCHV
-
-
F
F
（織機）
（織機）
乗用車
乗用車
乗用車
産業用車両
産業用車両
産業用車両
トヨタ
トヨタ
FCHV
FCHV
-
-
adv
adv
FCHV
FCHV
-
-
バス
バス
（日野）
（日野）
バス
バス
バス
乗用車の技術をバスやフォークリフトにも展開
トヨタＦＣスタック
トヨタＦＣスタック
トヨタＦＣスタック
20 ダイムラー GM ヒュンダイ 日産 トヨタ ホンダ
自動車各社のFCV試験導入状況
各社、数十～数百台のＦＣＶを実証実験、リース販売で市場投入
B-Class F-Cell 欧米で約200台販売 Equinox 実証実験 米国で百数十台 ＦＣＨＶ-ａｄｖ 限定リース販売 日本：21台 米国：104台 ＦＣＸ Ｃｌａｒｉｔｙ 日米でリース販売 日本：12台 米国：45台 X-TRAIL FCV 限定リース販売 グローバルで十数台 Tucson ix35 FCV 実証実験 韓国：68台 北欧：5台21
１．自動車メーカー：
・ＦＣＶ量産車を2015年に4大都市圏を中心とした国内市場への導入と 一般 ユーザーへの販売開始２．水素供給事業者：
・ 100箇所程度の水素供給インフラの先行整備３．自動車メーカーと水素供給事業者は、
・全国的なＦＣＶの導入拡大と水素供給インフラ網の整備に共同で取組む。 ・普及戦略については官民共同で構築することを政府に対して要望。 （2011年1月13日：ﾄﾖﾀ、日産､ﾎﾝﾀﾞ､JX､出光､ｺｽﾓ石油､昭和ｼｪﾙ､東京ｶﾞｽ､大阪ｶﾞｽ､東邦ｶﾞｽ､西部ｶﾞｽ､ 岩谷産業､大陽日酸）燃料電池自動車の国内市場導入と水素供給インフラ整備に関する共同声明
政府、エネルギー会社（石油、電気）、自動車会社、産業ガス会社が協力して
水素インフラを構築する共同声明を発表
インフラ整備への取り組み
・水素インフラの構築のビジネスモデルや金融策を検討
・まずは50箇所を2015年までに政府補助（約半分）で建設を発表
（2012年6月20日） （2009年9月：ﾀﾞｲﾑﾗｰ、EnBW、Linde、OMV、Shell、Total、Vattenfall、NOW）22
・“脱石油”が可能な車のエネルギーとして、『水素』が
本命。
・世界の自動車各社がＦＣＶの開発に取り組んでおり、
’15年の本格導入を目指している。
・水素はエネルギーのキャリヤとしても有望で、電池と
共存が可能。
・ＦＣＶは電源供給能力が高く、災害時の活用が期待
出来る。
４）
４）
まとめ
まとめ
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