水素エネルギーシステム
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次世代自動車技術の現状と将来展望
早稲田大学
大学院環境・エネルギー研究科
大 饗 泰 弘
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連軍(対象:環境対応幕) -ハイブ1)ッド恵(プラゲインを含む)・電気自動率・燃料電池箪 リfイオ燃料(バイオヱタノール，バイオディーゼル，8了し等) 一現状ではバイオ燃料の供給量はわずかであり，効果は酸定的 【3】
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1l. .環状が維持される釜本ケースでは，石;漁検察量は2叩7$，事夜祭の120ftt から20初年fこf;t:40%準加し168鰭11こ透すると'li懇される必 .遜鱗告書門では，石話題:の§獲揮を減資し余t蛍弊のC02の23%を撲出している。 *トップランナ一方式により.率調区分溺iこ燃費基準が設定されているa {率爾重量3.
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趨〉 .世界初の鰭費基準。2002年雄比で2015若手度までに平均で12.2%の政替a 織2009王手からのポスト新義鱗排出ガス幾斜による燃費悪化の克離が必要。 自信車体の種織や形状が多いことを考議し定宮首選転での.:r:.ンジン燃費特性を もとに数犠シミュレーションによる辞傭を行うお 盤d
話主主二重調 臓現状:1995年度比で22.8%改饗する2010年度の乗用車燃費基準はすでに 逮成されているお(2004年度に約22%改善) ・車両の霊量区分を一繊細分化。 慮エンジンと動カ伝達按衡の改善効果で2010年援基準犠に対して平均で 29.2数怖の政警が可能な箆通し。2004年度比で23.5%故 響，2015年度基 準が達成されれば.1995年度に対して約40-50%の改善 緩ガソリン箪とディーゼル率の区別様止でディーゼルには有利a 鵬2020年度燃費基準が検続開始。2011年!こ基準様が決定される予定。E
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・その他.ピストンリングへの水禁フリーDlC (0悶mondUke Coal.ing).可..軍事量式オイルポンプ 怨どの篠療で 鴎等性能の4気筒エンジンにt
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CFRP製ボディiこより軽量化 餓付.究竃雛(120V ， 15A) :究常時限37h オプシヨン究賞鵠 (240V，70A)克篭時間 3.5h(編織は3000ドル) 安 全 性，謝久・信鱗性.資 瀕 栓.コストの観点から，材 料 に つ い て はまだ確定していないのが現状であるー。 .2010まれ2月に尽う艇で付録初頭に欧州で発売鯛総.10毒事度ゆi二日本で6千台. 米織で2方会を予約販売。12量事後半i二栄溺， 13年初頭!二*'綴でもさ主.を補給し 回米欧で年間25芳念の5金書E体制とする. 箇小型5人織り.5ドアハッチパック，停 ・金-Ax全 線x念講xホイールベース 4445><'1nOx 1550x2700mm.
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140kmlh以上 ・モー夕、永久磁石交流関織盤{水冷} 総力80kW，トルク280Nm 聞パッ予1):ラミネート盤UMnイオン著書.24kWh‘ 自力90kW以上.皮下2
受賞(AESClll .一充電走行m .:160駐m以上〈米館慾貨基準 υSLMモードによる} 舗充t待問:急進克明130分で8O%SOC 家庭の200Vt濠で8湾問時(フル究骨量) ・バッテリー受賞口:フロントφ失!こ2口，左i志家路用 右iま急進究竃.
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臓研究機関:2009-2015年度の 71芋麟 聞予算総額:210i意向 蝿研究体鱗重要加: 6大 学: 京 大，東北大.東 工 大ー皐 大ー九 大.立 命 館 大 3研究機鱒:産総研，77インセラミッ似セント.(再委託;静調大)， 高エネルギー加速器研究機構 12企業: 三洋建機，G Sユアサ新神戸議機.トヨタ盤儲中研， 日産ハ、ナソニッヲ，自立， 自立マヲセJ~. 私盟技研、 三菱寵エ.三菱重工 鳳目 標: ・世界最先端の分析語解続投衡を機発し建j患の寿命劣化等e基礎的 な反応メカニズムを解明する。 ・1)チウムイオン篭池の一発撃の信鱗栓向上や現行水準の5倍以上の エネルギー密度を持つJむyテリの実現を寝織す。 ・これにより.わが留のバッテリ側発技術の額際銭争力を強化する。属議
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自陣 EV'pHVタウン I~;続演産議議が選定したξVとpHV(プラゲインハイブリ ッド筆〉の普及および充篭インフうの整舗‘i
毘遂を目指すモデル1
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駐仏選 定自治体:獲議..~・雪量 m. 奮綾歌:童話灘・梅幸ト雪絵知発祭器・ 4整舗の8都隣娘a ・2009~手 10~h、ら2010若手3 月末まで，ENξosブランドのサービスステー ション(
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こ対誌したま匙盗殺事監サービスの策担車修業を行弘 ' 陽新尽石1ま.rEV.oHVタウンiの選定自治体(]臣家・神奈JlI)を中心iこ盆盤 22カ磁のSSに愈i傘寛雀議事警鐘盤し三菱自動車のfi-MiEVI多20会 導 入 して f傘逮充電サービスjとf魯逮克骨量ttの付加サーピスjを縫鉄しユ ーザーのニーズを鵠嚢・検緩するほか‘愈遺棄骨量における最適な銀鉱・ 諜金形態について検討する。 .一部のssでl
;t，そこを拠点としたEV
によるカーシヱアリンゲサーピスも鑓 供しそのビジネスの可能性について検範するu ・福踊艇のS
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こは太鎗鍍i検ど司態調位決も詮澄して太蟻光発穫による怠遼 要E
骨量器へ鷺カを供給し@綾穣約諜畿を抽出して緩蒋牲を検挺するa 5 5-水 素 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム
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(2010) 有詔・ .NECI念.r
室長選変調E
サービスの纏鈴1を主fこ摂当。ハードウエア{急速究 電器}とソフトウエア〈鑓鑑a際金システム、制御システム}を援供して.ぞ れらの機伶性、偉績牲を検緩ずる。NECグループの竃砂製作所が造る 急速充電器rTQVC500M2J(お闘}の性能t本 ・出力種lE:20...500V .出力竃;l:O-125A -出力権力:50kW ・電力効荷車:90% '竃灘制御モ斗定竃a
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制御方式 ・様鐘機能:過竃溝，過電圧e通語量度導 ，動作竃諌:AC200::.t20V，三綱，50時OHz -使用溜境条件;・lO-
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<c.i墓園{30-90% .15分でSOC80%充電.
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ドユニシスは電関じく饗鉦テーマの一つであるfカーナピ割与を活用した 充電器盤量償縄，塗警備鑑の纏銚jを主に援望書..ENEOSのSSを含め膏 灘市内にある充竃器設置場所の位竃情報禽空き情報をカーナピで杷鑑で きるシステムを線発し fEV.p村Vタウンjの一つである理署殺到E
の取り組 みとも濯機して鋲験的に運用する。 雨 明 -米錨オパマ散権のf米欝再生・再投資法jの一驚として零2009年2月 fスマートグリッドJ関連分野!こ 110億米ドJレ(臼本内で1兆1000億円 穏当)を拠出することが決定され.注詰されるように伝った。 鴎大規模発竃所の電力地繊の分散愛電力，家庭等の太渇光で発 鴛した.カを対象に.情報銭摘を使って高効率.低コストで犠互に 融通するネットワークシステム。 規模と形態!ま多種多様。 憧余剰電力を蓄電したり.電力 会社との電力の発賞する等の 状況をコンピュー舎で把握して 送電績の最適化を摺るもので， 今後の研究欄発によっては， EVやプラゲインHVへの究種 種カの華社j用も含まれる可能性 がある@ 富士竃気システムズ2009年3月 掴トヨタ.日産‘三菱ー富士重，東京電力の5役!まEVとプラグインハ イブリッドの普及のため充電方式の機準化，急速充電器の鐙置 犠大を翻る。 翻協議会には，自動車メーカーや電力事業者のほかに.充電機器 メーカー，究竃サービス企業.およびこれらの活動を支援する企 業や行敢など.態内外含めて 158の企業・鴎体が省参加。 .~今後， 急速究種事事聾儲織する知見を広く溝外にも提供することな どにより.世界の運輸部門の∞2排出量 持lJ誠に寄与するEVとプラゲインハイブリ ッド車の普及!こ務める。 翻意議等での充電:ACl∞
1200V， 急速究鷺:DC500A j主〉欧州・独ではAC400Vを主強 資 料@
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.r次後代エネルギ-.社会システム協鎌余J で ~t皆代篇カ網 f スマートグ リッドJの実務を自織す実3
正実験を捜肉4地場で行うと発表。 .予 算;詞:#iI
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漢語実験の規棋は 1000樺円を超えるスマートグi) ッド!ま関撃戦略の-T
信一著書地Jと逮ぺる。 .対象絶滅:繍漢市電豊闘軍事，京都府けいはんな学研都市.北九州市余 儀線 機:全体で約5000後傷Iこ2010年夏頃からスマートメーターなどを使つt
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健験を開始。EVやプラグイン吸ハイブリッド車{PHEV)を全体で4000 -5000台程度を配備する計醸@ ・横浜市で最大規模の針覇 ，_加企.:アクセンチユア.東京ガス.東京電力..芝‘周産自動車. パナソニック.明種舎 ・みなとみらい地区などの40001益事停にスマートメーターや計2万7000kW 程護の太陽電池などを配."EVをゆ心に2000会を導入a@
⑧
チャデモ協議会に臆する急速1e篭装置の例
-入 力 :3相AC200V .出カ電圧:50-500V -最大賞流:125A .定格出力:50kW水素エネルギーシステム
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ここ10年が本絡普及へのプロローグであり. lE愈織でもある!-・特 長 . i忌録集S‘低騒音量器途トルクが大きいく運総しやすい。 ・ 3令始動が容易緩事度不喪でゼロヱミッション.臨~制織が3可能匂 砂費震躍での夜間電力の有効利熊(インフラ制約，電欠不安からの鱗放} 一億コスト憾GU2，発電{I(lJのメ1)';1トー ・線終電池場産を上回る3菌 効 率 低002のo
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能絵α -わが留が猿鱗釣に先行している~(尊重臨. ~翻メーカーも急進しているω) ・利用分野 ・幾謀議.少人数の近接i遺産走行に特免した緩や小型の移動手段として革連H
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霊 祭路線を狙ったバッテリの繍iみ過ぎはコストアップt
霊量増で悪銭環のもと蛾} ・使い方によっては，プラグインハイブリツドがライパルになる， ・新たなカーライフスタイルやモピ1)ティ手段を創出し新たな翁伶りにも..獄。 冨研究機発と生産体観 . ，き動車メーカー :釜軍統合型(摺り合わせ)，バッテリメーカとの鱒jJjl提鋳 ・新織・異分野企業:水準分象霊{窓聾コンポーネントのモジューJ1.dl:;)⑧
-非 機 触 誘 導 型 窓 遼 充 電 シ ス テ ム を やj期して高コストでスペースを取る 電 池 容 遣 を 纏 小 化。 ・Ji効率化と大輔なC02低 誠 ・容i易な費量降.
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、関りがきき，静 績 で ス ム ー ス な 加 速 ・地 場 の 巡 鑓 ル ー ト で 活 用 S様帯電話によるデマンドシステムの科隣議議
ヨ属機施策 E巨 隠 重 量 均 860 寸iま:LxWxHmm 273 x 147 x 145 然到底定.. 人 2 モータ形式 三線級導智駐動機 モータの費量湾出力 kW 4.3 モータの費量iIi関転数 rpm 3350 パッチリ定綴司lEEv
512 バッテソ定機容量 Ah 31 バッテIJ..隻 句 60 (module} IPSti;1カ kVi 7 IPS!I廃材獲量旬 74.4資 料
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-普及と謀蟻 ・リチウムイオンバッテリ的安余絵.f書購総久性の書家僚と;，t;;鰭なコストダウン， 軽量化，2次やlflおモデルが課題パ先行場入者十磁税制支鎌が必要) ・議議ニッチな術織で収益性iまi!i<'初期簿塁塁線路には鴎の税制支援が必蔓0 ・東京電力:3β∞台・郵種事業:21，∞ο台の需要・カーシヱアリング寄与 サチウムやネオジム，ディスブロシウム毒事の衆議健保リサイクJレシステムの 術祭，代書毒物の探索会 ・盤織の急iI交官軍システムの遺l'E頭aaと嫌緑化が必事~.(霊感，智駐カ.害事の協力} ・将来，多機な也君震のグリーン4とによって低CO:!効擦をさらに促進w 時スマ市トグリ叶.の織築と活F努(7}時 ・3駐車Eコンポーネントの性能、護官会後!こ鱒わる綾格化線準化(7) ・諸外頭の状況 .EU各社もCU2規制に対応して小型EVの導入計額を進めている。 2020年までにフランス200万台ドイツで 1∞万台の録有醤機b .米瞳カリフォルニア械のZEV規制む ・先進織では少量慾産ながら，ペンチャー企緩や実業種の巻善入も進んでいる8 .新興障では被患で儀儀織の小型EVも登場。 -富E
絡漕から低務得:tt珊を対象にしたEVの多織化が進むと予想されるw ・2020年iこ念総雰で年閉ま産6百 万 台 ま た は 10数台iこ1台 ? 集 ⋮ 一 a d 同 叩 蜘 畑 一 鎗 ' V 釘 m w R h ' B S F 、 ‘ F a d F 叫 日 mr'} 3 叩 y 一 川 幡 晴 一 蜘 一 ザ Z⋮
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E奇策量・1.800kg..~館司監獲:160kmlh.稼働ガス;Eur04適 合 C02‘70glkm・販売.機:F6より$6，0∞..220万阿白書事から5集後!主こ総鑓市場i二役人ずる針繍} ・BYD主主の治議::1995事毒.Wa咽C加3nfulえによって創立，TI毒事&とJ(ッデリーを製造
し 従 象貨は10万人;.2
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3若手にTsinthuanAutomobile Companyを級級会m.
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最高速度330kmJh.O'-100kmlh加速は 3.4秒。 ・モータ単体:50kg.最高出カは145kW(針 580kW人最大トルクは合計1600N'm。 ・発穫期エンジン:2基播畿し.出力は70kW (針140kW)で質量1:35kg(計70kg) 聞Liイオン竃池容量:19.6kWh，費量: 満充電時のEVモード走行範離:110km 鴎発電用エンジンを駆動によりさらに900km の走行が可能。燃料タンク60L 雌全 長4647x全 幅2020x金高
1204mm ホイールベース1:272白n m 資 料@
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(市娠をヂル発署長;aøQ'~字毎月.さ主.開始:;2Ø10岩手後半〉・
5ドアFFセダン.全 長4紛4x全 編 1790x金 高 1430mm 指シリーズハイブリッド:発電専用の1.4
しガソリンエンジン (FFVで
E85に対応) 箇モーター‘150PS.トルク37.7kgm.畳寓速度:161ぬn/h.
凶
Chem社 製 15kWhリチウムイオン電 池(重量181kg)を利用 -充電時間:.240Vで約3時間.120Vで約8時間(家庭で究竃〉 ・溝充鷺走行距離:64I<.m(40マイル).発電モードでさらに伸長 / 脂酎，ltO，*惜U暗t 偽a，!"陶rt.明
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譲タのブリウスプラゲインハイブリッド
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2009年来から
2010年前半までリ
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発
(2009年12月
14日発表
)
-トヨタ車初の動カ糊リチウムイオン竃it!l(ザンヨ-1震)をtI織し事院臆電2援など から外線充電とする湧フ1)ウスペース(Sグレード}のPHVモデル。 ・会長4，460)(余輔1}45.x念演1，490x事イールヘ'ース2，700mm.5人乗り。 濁感望.1主総:57kmll傘(CU2排出量41g1km)，'EV走行での最高高速度:1∞kmfh *PHVrこ対して定められた鼠験条伶〈外部発電による電力で走行した燃斜~n 費務とそれを消費した後にハイブ1)ッド定符した燃料i備費患とを複合して算定さ れたlJt地的な燃料j調l
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8モード走行による。 ・満究電でのEV走行距.
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Vで釣100分。a
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・PHVタウンJfこ選定 された自治体と逮後して導入するお曹公Ii'. 自治体.企.などの特定利F持者を中心に約 230会のPHVJ値をリース販売する. ・8 米散の符定顧客をゆ心!こe約改均台稜E震を繊~投入。 米翻に約150会 EUにフランスの1∞台を合的10カ閣に 約2∞台を導入aカナダオーストラリア，ニュージー ランドにも予定~2年後に娠売を開始(年間数万台の娠型軽)@
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-氷雪帳aータリーヱンジンとモーターを緩み合わせたシリーズ式ハイブリッド システム1を搭継し『マツダRX-8ハイドロジェンREJと比べて水禁での 航続距離を2惜の200kmlこ.最高出力を約40%噌の110kwlこ改善。 ・水素燃料がなくなった織合にガソリン走行に切り聖書えるfデュアルフュー ヱルシステムjや織i鞠由来の内装素材であるfマツダバイオチックマテリア ルJなどの環境銭衡を様用a ・3主要緒元(ペース車調.マツダブレマシ一、 ・乗車定員5名} .全長4565mm.金縞1745mm.金高1620mm ーペースエンジン:水嚢ロータリー3ニンジン (デュアルフューエルシステム) ・モーター:交謙同期式.最高出力110kW .ジヱネレーター:交流間期電動機 リtッテリーリチウムイオン(Li-ionl ，盛用傑料:水素およびガソリン 捜**タンク:35MPa水 素 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム
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草壁化鱗l soc 撃躍での外部克種が可能なプラゲインハイブリッド留軍車率(PHEV)の開発 時思 瓢世 ・燃費&種費の総合評舗法が不擁立 ・エンジン制御法が不擁立 ・バッテリ重量増!こより療機性能悪化 . l3::l伝導入の効巣本場蹴 tt曹拍m.，tJ '"事 ns I憲司 :H 目立 l ".: f Hl tl~ l':及、2 1、
5 H号 ~t~ 1告書 ヲ5 "!~ l.!! ).>~ 準 要 技 術 .軽量化・モータ リ《ツ守 1) .充議システム ・スタータノジx
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代乃 島箪碕 総 重 量:1300-1450kg
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.ハイブリッドl;t，従来のエンジン技術を大犠に上関る燃費改警告が可能な 妓鱗として.最も有望であるが，普及lこはコストアップの抑鱒や軽量化が 不可欠診 .わが儲のメーカーは関連技衝でt鐙弊的にリードしている@ .バッテリ性能に対する要求は準語によって異なり騒動車メーカーとパッ テリメーカーが密接に縫携してノウハウを共有しながら臓発に取り組んで いる。雄教メーカーへの共通化の綾織でコストダウンは軍事能か? .米E
患では。s
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やピックアップトラyク当事の大型車のハイヲリッド化を進め ているが時GMとクライスラーは今後の総額が危ぶまれるu ・3ー骨yパでl;t，厳しいC02排出量鰻制のため，特lこ上級準での対策とし てヂィ…ゼル準のみでは不十分との認績から@ガソリン準とディーi:f)レ 獲のハイブリッド化が推進されるものと予懇される。 .プラゲインハイブリッド寧については走行饗態に対応した費用対効蟻〈議 ヱネとC02'純灘}を見極める必要があるお .今後.中関寄与のメーカーで低髄格戦略による後界市場への進出が予怒さ れる。 雨量~ -集産性，安全性"資 源 性，リサイクル性，典雄材料との接合性y グローバルな生産綾織ーコストに配癒したよで，それぞれのコン ポーネントの特換を活かした燃費故馨効薬をを実磯すべき命 ・パワーシステムの小型化‘排出ガス対懇の負担軽減にも寄与α⑧
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慣事 故 予 防(Activesafety)や積雪定安全伊国sivesafety)ー衝費時の コンパティピリティに鵜わる!こ新たな挑戦約技術課題を鑓供。-59-水 素 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム
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の取り締み
(2附 年
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.2008f:F，ワールドオートスチール(慢界鉄鋼協会の自動車 部 門で鉄鋼 メーカー16社事参加)は。次世代鏑製車体ブ幻ゲラムfFSVJのフェーズ1 を終了。その成果とフェーズ2の針麹を発襲。超 軽 量E巨梯開発を通じて. 環 境 対 応(C02制 灘〉と安全性向上をアピールしている。 竃フェーズ1では，大 学 やWASの材料専門家のチームが‘2015-20年で の次世代箪として4人乗のBEVとPHEV.5入費慢のP村正V，FCVの4つの ケースについて技術的な仕嫌績討を実施した。・
4つのケースについて，性 能，2020年 鱒 点 で の 寮 現 可 能 性，コストiこ基づいて 車体の駆動系を選択し.2つ の車 体 佐織 を決めた。fFSV1J(小 型車けま、BEVと PHEV20(電池だけで20マイル走行)の 4ドアハッチパック‘iFSV2j(ct型 破〉は， PHEV40(簡40マイル〉およびFCVの4ドフ セダンとしている。 々定y¥-動カシステムめダウンサイジングと
車両の小説・騒
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(JHFC.20Q6年 続
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lkr判定行き当りCOz総緋総量(10'15毛ード] 事演喜重簿 1~O 副 匝t立・8w2C0O0B/hm。
50 1叩 FCV環状 Fcvf考象 ガソリン ガソリンHV ディゼル デ ィ ゼJI"HV CNG BEV(s"，蜘吋正り FCV~発状‘f*殺スそ子市シ3ンJfFCVjデータ tiJHFC禦短絡集トップfIl， その他データlit文書まトップ鎗により算出 FCV将来~'FCVの将来 FCシス予ム効君事60% と文献トyブ纏によりJl W 重力機成:8司院の，lJIt均望書軍事隠滅 資 料@
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銀緩.こ入禁治、ィブリッド療を
燃料濃淡壊に;t~/(…ト{早大〉
-フルハイプリッド(アイン、'.JAW) ・660CCガソリン工ンシ':，(三菱自) ・低転がり抵抗9
イヤ(ミシュラン} .CFRPボディ ・車街重量:750kg .二人乗り ・鰐 糞:35'km/L@
水繁・燃料篭波実説プロジェクト
(JHFC)
竺墜塑杢重詰墾活字号
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時空白や才ルグ義民海会勾争争等膜吋
首都醜.中部，鱒西地震の針" 基 の氷家製造施設で.脱礁カ.ツリン.ナフサ lPG. メ'11ール書~ifl会.ス割撃の水蒸気滋賀.製鉄COGからの精製分離.1ル約 *'篭解!こより氷棄を製造している& これを用いた燃料竃池息の舞踊走行により.性能.E撃波特性.主事ルキ.時総 合効$や安全性司専のデータを収集し本格的量産と普及の道筋を整える。 -第1期(2002叩 05年度)の主な成集‘ 'FCVのエネルギー効務の高さを確認色 .FCVや水害廃ステーション爽範ヂータを用い. WelltoWheel総会効犠を明示。ー
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第
2期(2006...2010年度}の話的 a燃料竃$自動車と氷雪長製造設備‘供給態、
…
h ・t-t~lI 備における難問象件での線組の明確化 ・綾織$法線， ~準作成のためのデータ取得 題 作.lha)":'Ilfd ，普及促進のための広縁，教育戦略の獲施 誌な介 。 ・省エネルギー効果.環境負鶴 低 灘 効 獲 の 「…一三 vム
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