全固体電池も水素エンジン車も！トヨタの本気が見えた「テクニカルワークショップ」リポート

トヨタテクニカルワークショップ2023 リポート

BEV用次世代電池を複数開発中

全固体電池も開発に目処

水素は次世代FCシステムによって、商用ユースを中心に需要拡大を目指す

トヨタ自動車株式会社は、「クルマの未来を変えていこう」をテーマにした「トヨタテクニカルワークショップ2023」を開催し、クルマの未来を変えるさまざまな革新的新技術などの詳細を2023年6月13日に公表した。今回、このワークショップに参加することができたので詳細なリポートをお届けしよう。

●文：月刊自家用車編集部　●写真：トヨタ自動車株式会社

注目の全固体電池は2027年〜2028年の実用化を目指す
　「トヨタテクニカルワークショップ2023」で公開された新技術は、どれも実用化へ向けて実現可能なものばかり。ワークショップで、エンジニアの皆さんと交流し感じられた素直な感想は、トヨタは着実にカーボンニュートラル社会の実現に向けて進んでいるな、というものだった。

　冒頭行われたプレゼンテーションでは、副社長・Chief Technology Officerの中嶋裕樹氏からトヨタが目指す技術戦略とクルマづくりの方向性の説明があり、トヨタモビリティコンセプトとその実現のカギを握る電動化、知能化、多様化という3つのアプローチと、電動化について各地域の事情に応じた最適なパワートレーンの導入を行う「マルチパスウェイ」について解説を受けた。

　5月に発足したバッテリーEV（以下BEV）専任組織であるBEVファクトリーのプレジデント加藤武郎氏、そして7月から新たに設置される水素ファクトリープレジデントの山形光正氏からは、それぞれの事業戦略について説明を受け、ワークショップがスタートした。

　まずは、電気という血液を流し続ける心臓ともいえる存在の「電池」だ。トヨタは、バッテリーEV専任組織であるBEVファクトリーを2023年5月に発足させ、次世代BEVの開発を加速している。今回、「電池」の開発状況が公開された。

　そのトップバッターが、次世代電池のパフォーマンス版だ。2026年に導入される次世代BEVでは、航続距離1000㎞（空力や軽量化などの車両効率向上分を含む）を実現。その車両への搭載を目指し、性能にこだわった角形電池を開発中だ、コストは現行BEVの「bZ4X」に対し20%減、急速充電20分以下（SOC【充電状態】10-80%）を目指すという。

　さらに、現在はハイブリッドカーの「アクア」や「クラウンクロスオーバー」に搭載されているバイポーラ構造の「電池」をBEVに適用。2026年〜2027年の実用化にチャレンジする。材料には安価なリン酸鉄リチウム（LFP）を採用し、航続距離は「bZ4X」に対し20%向上（空力や軽量化などの車両効率向上分を含む）、コストを40%減、急速充電30分以下（SOC【充電状態】10-80%）を目指し、普及価格帯のBEVへの搭載を検討している。

　バイポーラ構造は、ハイパフォーマンス版も開発される。普及版と同時並行で、バイポーラ型リチウムイオン電池も開発。バイポーラ構造にハイニッケル正極を組み合わせ、さらなる進化を実現するハイパフォーマンス版だ。最初に紹介したパフォーマンス版角形電池と比べて航続距離を10%向上（空力や軽量化などの車両効率向上分を含む）、コスト10%減、急速充電20分以下（SOC【充電状態】10-80%%）を目指し、2027年〜2028年の実用化にチャレンジしている。

　そして今回、各社がチャレンジして実用化にいたっていない「BEV用全固体電池」については「課題であった電池の耐久性を克服する技術的ブレイクスルーを発見」したとのことで、開発の目処を公表。従来はハイブリッドへの搭載を目指していたが、バッテリーEV用電池として開発を加速するという。現在、量産に向けて工法を開発中で2027年〜2028年の実用化を目指している。

　このほか、BEVについては三菱重工業株式会社とロケットに使われている極超音速技術を流用した「どんな形状でも空気抵抗を低減する新技術」について共同技術研究を行い、生産工程においてもBEVの車体をシンプルスリムな構造とするため、「ギガキャスト」を導入する。

「ギガキャスト」は、従来数十点の板金部品で作っていたものを、アルミダイキャストで一体成形する技術で、クルマ屋が考える最適形状を高い生産性の一体成形で実現するとのこと。組立ラインについても「コンベア」の概念をなくした 次世代工場の設計にチャレンジするという。その中心は「自走組立ライン」で、組立中の量産車が、自走して次の工程に移動できるようにするというもの。「コンベア」がなくなることで量産準備期間や工数を大幅短縮するもの、としている。

　このほか、モーターやギヤトレーン、インバータなど基幹部品を小型「eAxle」を株式会社BluE Nexus、株式会社アイシン、株式会社デンソー、およびトヨタ内製の技術をフル活用して開発中。小型化による航続距離延長やデザインの自由度アップを目指す。

　また、ここまで紹介した次世代BEV導入前にもラインナップを広げるため、多様な電動車の提供を可能にする「マルチパスウェイプラットフォーム」を開発。今回のワークショップでは、「bZシリーズ」でなくとも、「Fun to DriveなバッテリーEV」を提供できる一例としてクラウンクロスオーバーのパワートレーンをBEV化したものが公開された。

　水素事業に関しては、トヨタはカーボンニュートラルの実現を目指して二酸化炭素排出量の削減を進める中、「水素を重要な燃料」と位置づけるという。次世代のFC（燃料電池）システム（革新的な次世代燃料電池セル）を開発中で、商用ユース（高寿命、低コスト、低燃費）に応える業界トップクラスの性能を実現。2026年の実用化を目指している。

　この商用ユースのFCシステムは、ディーゼルエンジン車を凌ぐメンテナンス性の容易さやスタックのコストを現行比で1/2とし、航続距離は現行比で20%向上を見込むという。同時に「大型商用車用タンクの規格化」や大型商用車向けの液体水素タンクの開発も行う。さらには、大型車から小型車までさまざまなタイプの車両に対応できる板型や鞍型などの、従来の丸型とは異なる搭載性に配慮した設計の水素タンクも開発しており、既存の車両をFCEVや水素エンジン車に転換することを可能にするという。

　しかも今回、水素エンジン搭載のレクサス「LX」を展示、試乗することができた。すでにナンバー取得済みで、公道走行が可能となっており、水素エンジン車の市販化を目指した開発を加速するという。排気浄化システムなどはディーゼルエンジン車の技術を活用し、さまざまな検討を行っていくという。

　ほかにもクルマの知能化についても多数の技術を公開。最先端のソフトウェアプラットフォームである「Arene（アリーン） OS」を軸に、時代の進化に合わせた機能のアップデートを、すべてのクルマに順次広げていくことも公表した。さらに次世代音声認識やOSの進化とともに、走る、曲がる、止まる、にこだわった、乗り味のカスタマイズも可能となるなど、今までゲームの中だけだった機能もリアルに提示された。

　このカスタマイズ機能には、駆動制御やクラッチを搭載してBEVでもマニュアルトランスミッション車のように操れる「マニュアルBEV」や乗り味やエンジン音など、オンデマンドで変更可能にするBEVのソフトウェアアップデート機能が含まれる。

　今回のワークショップに参加した素直な感想はBEVから水素パワートレーンまで、「すぐそこにある未来」を実感できたということ。トヨタはカーボンニュートラル社会を目指し、一歩ずつ着実に前進しているということだった。