電動化のムーブメント

電動化への道 社会はガソリンやディーゼルエンジンに代わる、よりクリーンで静かなエンジンを求めており、クルマ業界もそれに応えようと しています。長年にわたり、科学者やエンジニアは、自動車やトラックをよりクリーンに走らせる方法を開発してきました。エタ ノール、バイオディーゼル、天然ガス、水素、プロパンなどの代替燃料が開発され、人や物の移動に利用されています。また、ク リーンな燃料の唯一の形態ではありませんが、将来の輸送手段に電気推進が含まれることは疑いがありません。電気自動車 (EV) は好奇の対象から希少性、そして現実のものとなり、必需品となる道を歩んでいます。

大半の都市/都会環境では、公共の充電ステーションに接続された 電気自動車を見ることなく、簡単な用事を済ませることもできませ ん。ショッピングモールでも、ホテルの近くでも、公共の駐車場でも、 充電ステーションが増えているのはすぐにわかります。しかし、今日 私たちが目にしているものは、明らかに始まりに過ぎません。現在 の乗用車のうち、プラグイン式の電気自動車はわずか 2% に過ぎ ず、トラックやバスではその割合はさらに減少します。わずか 20 年 ほど前、新しい EV 業界は急速なスタートを切りましたが、成長が 止まるのはさらに急であるように見えました。しかし、その後多くの 変化があり、電気自動車の推進はここまで来ていると言ってもいい でしょう。

では、産業用および商業用輸送 (ICT) 用途の車両についてはどう でしょうか􏘽トラックは􏘽バスはどうでしょうか􏘽建設機械、農機具、鉱 山機械は􏘽これらの産業は、効率性と生産性を高めながら、電動化 による燃料消費と排出の削減に急ピッチで取り組んでいます。専門 家の予測によると、2040 年までには、ほとんどの交通機関で電気 モーターやクリーンな燃料源を利用して、より高い基準を満たすこ とができるようになります。

このような状況がこの先20年に􅺋って􇫳いていくのは􅜬々な理由 が􃶸在します今日の状況からすると、現在のところは、車両の電動 化を促進したり妨げたりする可能性のある多様な用途や使用事 例で構成されています。それを構成するのは、規制、 法制度、 そし て、あらゆる場面で実現可能性を損なうように思える社会的・経済 的・技術的な障害です。輸送機関のニーズに合わせた電力網インフ ラは、まだ出現し始めたばかりです。世界的に見ると、都心部では 化石燃料車両の完全禁止が提案されていますが、それでも商品や サービスの配送や提供は期待されています。特に学校や病院周辺 では、騒音公害の懸念が高まっています。都心部以外において電気 自動車が鉱業、建設、農業などのオフハイウェイ産業向けの選択肢 として台頭してきていることには、バッテリー技術コストの低下と バッテリー技術の向上に加え、上記の要因が貢献しています。

広範な使用事例は、産業および商業輸送にとって電動化の経路が多様に存在することを意味します。 ICT の展望は非常に複雑です。「ダーティな」内燃機関 (ICE) から よりクリーンな推進方式への移行は、乗用車の場合ほど簡単では ありません。もっとも乗用車の場合も移行は簡単とはとても言えま せん。さまざまな用途や使用事例があり、それぞれにおいて異なる （最適化された）ソリューションを含むさまざまな機会が提供され ています。電動化されたパワートレインへの移行方法は、車両が果 たす役割によって異なるように見えます。

トラックには、全国に商品を配送する長距離トラックと、商品やサー ビスを地元や短距離で配送する短距離トラックがあります。これら には、大規模で重量のある貨物を移送する大型トラックと、小さな 商品を輸送する中型/小型トラックに分けられます。バスには、人々 を長距離輸送する大型バスが含まれます。また、市営バスやスクー ルバスもあり、きちんとした規定の短距離ルートを通って決められ た運行時間内に人々を輸送します。その他の用途としては、建設、 鉱業、農業、林業などに使用される産業用機器があります。こうした 多種多様な使用事例が、ICE から電気への移行の複雑さを助長し ています。

電動化への経路は複数存在する 高負荷車両や機器の使用事例が複雑で多様であるだけでなく、それ らの用途向けによりクリーンな輸送を可能にすべく開発されている 車両アーキテクチャも同様に複雑で多様です。今日のトラックや機械 は、一般に内燃機関を動力源とし、トランスミッションを介して 2 つ以 上の車輪を駆動します。

主にガソリン、ディーゼル燃料、場合によっては圧縮天然ガス (CNG) が使用されます。業界メーカーは、48V マイルドハイブリッドの導入な ど、燃料消費の改善や排出ガスの削減に向けた取り組みを行ってき ましたが、さらに多くのことを行う必要があります。法制化とディーゼ ル車の禁止拡大のために、排出ガス削減の必要性が増大しています。 その結果、自動車メーカーは内燃機関から電気モーターを搭載した アーキテクチャへと開発の移行を加速しています。彼らが積極的に追 求しているアプローチは、次の 4 つのカテゴリーにまとめることがで きます。

では、EV アーキテクチャのいずれかを採用する可能性が高い のはどんな用途でしょうか􏘽 用途や使用事例によって、展開のタイミングは異なります。たと えば、中国、深センのバスは、現在では基本的に 100% BEV で す。これらの車両は、非常に早い変更が可能でした。

中国の永続的な支配 大陸や国を横断して物資を運ぶ大型輸送トラックの大部分が完全 電気化に移行できるようになるまでには、十分な充電インフラが不 足しているため、10 年、あるいは 20 年かかるかもしれません。デモ 用の電気トラックを有する OEM メーカーは多数あり、中には生産 時期を今後数年以内と発表しているメーカーもあります。しかし、 広く普及する前に、充電や水素再燃料化のためのインフラがより広 く利用できるようにならなければなりません。

一方、スクールバスは、使用される割合が 1 日のごく一部であり、 厳密に定められたルートを走行します。この種の使用事例では、プ ラグイン、ワイヤレス、パンタグラフのいずれであっても充電インフラ の導入は容易であり、ディーゼルから電気への急速な移行の格好 の候補となります。同様に建設機械も、現場に移動した後は、作業 が終わるまで何日もその場所にとどまります。そのため、適切な充 電ポイントが利用可能になったなら、半日使用して夜に充電すると いったことが可能です。あるいは、24 時間稼働の採掘現場の場合、 オール電化の手法により定期的に空気をきれいにする必要がなく なるため、継続的に操業できます。

静かな操業とより安全な作業環境を可能にすることは望ましいこ とですが、鉱山経営者はディーゼル、プロパン、電気代の大幅なコス ト削減も達成できます。また、コンポーネント数が多く、メンテナン スコストが高い従来のICEソリューションと比較して、電気自動車 は稼働率が向上するため、生産性の向上を実現します。トラック、バ ス、または産業用機器のいずれであっても、使用事例に合わせて電 気車両の採用ペースを決定できます。しかし、電動化がいつ行われ るにせよ、また完全な電動化であれハイブリッドであれ、ICT産業の 車両電化の流れは進展しつつあります。

産業および商業輸送におけるパワートレインの電動化に向けた接続性には、信頼性が高く、 堅牢で革新的 なソリューションが求められます 産業用および商業用の輸送車両や機械は、完全電動化に向けて 動き出しています。数多くの要因のために、社会はスタンドアロン型 の推進用内燃機関から、マイルドおよびフルハイブリッドなソリュー ション、そしてインテリジェントな完全電動化のパワートレインアー キテクチャへと向かっています。そして、社会的な課題が存在し、そ れに対処する一方で、技術的な課題も克服してゆく必要がありま す。ICT の用途に関しては、極めて高いパワーが要求され、失敗が 許されない非常に厳しい環境下での完璧な動作が求められていま す。世界的な需要に対応するためには、このミッションクリティカル な産業のために堅牢な接続ソリューションを確保しなければなり ません。

大型車向けの様々なパワートレインアーキテクチャについては、 アプローチの正確な展開と正確な進化の見通しがまだ不透明 です。 多様なアプリケーション、規制、および業界の課題 (社会的、経済 的、技術的) のすべてが、業界の透明性の欠如をもたらしています。 また、時期は不明ですが、ハイブリッド 車にしても、フル電動パワートレインにしても、以下の 3 つが必要に なってくることが予測されます。

熱、アーク放電、および安全性の問題に対処しながら、 電力伝達をインテリジェントに管理できなければなり ません。 業界で最も差し迫った課題の 1 つは、顧客の電磁適合性 (EMC) 要件にどのように対処するのが最善かということです。これには無 線周波数 (RFI) や電磁干渉 (EMI) に対する耐性、および放射性 排出を最小限に抑えることが含まれます。これは、AC 高出力シス テムでは正弦波の電力特性のために特に重要です。ただし、これは 電気ケーブルのシールドに主電源供給ラインの電流レベルの 35% までの誘導電流が流れる可能性がある DC システムにも当てはま ります。たとえば、電動化された推進システムの場合、これはシステ ムの電力需要に応じて数百アンペアまで増加する可能性がありま す。車両およびシステムメーカーは、シールドメッシュと電力供給ラ イン間の腐食を最小限に抑えた小さい抵抗値を実現するために、 費用効果とパッケージ効率の高い革新的な終端技術を必要として います。

蓄電のためのコネクティビティソリューション これは、トラックやバスの航続距離や、大型機器の稼働時間や積載量などの条件すべてに影響を及ぼします。これらはいずれ も、バッテリーに蓄えたり、燃料電池で発電したりしたエネル ー量の機能です。EV バッテリーは、動作電圧や電流を考える と非常に複雑です。問題をさらに複雑にしているのは、バッテリーパックは車両の寸法内に収まり、非常に過酷な環境で安全 に動作する必要があるという点です。バッテリー駆動機器やグリーンエネルギー技術への需要 高まりに伴い、車両や機器の 運用に必要なエネルギーを効果的かつコスト効率よく蓄えるために、バッテリー技術を飛躍的に向上させるための投資が行 われています。課題となっているのは、安全に、確実に、そして小さなパッケージで実現することです。バッテリーディスコネクト およびサービスディスコネクトシステムは、安全性を確保する方式の大部分を占めています これらの要因すべてのために、電 池パックの拡張性を実現するセル間およびモジュール間のコネクティビティソリューションでは、信頼性と柔軟性の高い端子 および接続システムが必要とされています。サイズを抑えるため、バッテリー管理 (充電状態とヘルス状態) のスマートな制御 を可能にすべく、センシング機能を統合したサブアセンブリを開発中です。ICT 車両や機器の ーカーやシステムサプライヤー は、小型化された、適合性の高い相互接続技術ソリューショ を必要としています。これにより、大容量電池パック用の小型で 堅牢なパッケージの製造が可能になります。

電動化および制御された推進/駆動用 Eモーター向 けのコネクティビティソリューション 1 回の充電で走行可能な距離を最大化することは非常に重要で す。課題の半分を占めるのは電池容量の問題ですが、これについ てはすでに議論が行われています。2 番目の、そして同じ位重要な のは、車両や機械の効率的な運転の問題です。エネルギー効率の 高い運転を実現するためのアプローチとしては、電気モーターの インテリジェント制御 (eモーターの過剰運転や過小運転をしな い) と回生ブレーキ (車両の減速時にエネルギーを回収して蓄え る) が重要です。

この高度な制御により、高度な統合電子ソリューショ ンが実現します さらに自動車メーカーは、効率化を向上させるために、より多くの 外部データを車内に持ち込む方法を検討しています。このため、最 適な電力管理と制御を確実に行うために、EV の制御を可能にす る新しい一連のセンサーのニーズが高まっています。この高度な制 御により、顧客のために設計の柔軟性を最大限に高めつつ、サイ ズ (および重量) を最小限に抑えた高度な統合電子ソリューショ ンが実現します。新たな EV アーキテクチャには、センシング、イン テリジェントなデータ処理と通信、堅牢な接続すべてを 1 つのパッ ケージにまとめた単一のコンポーネントが必要です。これらのアー キテクチャには、様々な負荷を切り替え、エネルギーの無駄を制御 して最小限に抑えるために使用可能な堅牢なアクチュエータと配 電モジュールが必要です。車両間の通信や車両からインフラへの 通信、およびインテリジェントな車両制御を可能にするために、有 線・無線両方の高速データ接続性も必要とされています。

過酷な環境下でも故障が許されない高電圧コネク ティビティソリューション 電気トラック、バス、または土工機械は、電気自動車よりもはるか に厳しい運転条件下で使用されます。雨、雪、埃、砂漠の太陽、北極 圏の寒さ、荒れた道、その他の過酷な条件のために、目の前のミッ ションを止めることがあってはなりません。高電圧スイッチングは、 低電圧回路上の通信や信号を妨害し、電磁干渉 (EMI) を引き起 こす可能性があります。スマートフォンやノートパソコンにとって、 障害の発生は恐ろしいほどの不便さにつながります。車両や大型 機器の故障は生産性の低下を意味し、その結果、ビジネスが影響 を受けたり、最悪の場合、人が重傷を負ったり死亡したりする可能 性があります。安全な操業が極めて重要です。充電、保守、衝突緩 和はすべて安全に行われなければなりません。電気自動車のアー キテクチャと基本動作原理の複雑さは、ICE 車両のアプローチよ りも、むしろ飛行機、エネルギー網、民生用電子機器に近いものが あります。ICT 業界が他業種の企業と協力して、顧客向けに用途 に特化した新しいソリューションを提供することは非常に重要で す。材料科学者と接触物理学者が協力して、プラグイン充電接続が ライフタイム中に何千回もの嵌合サイクルを経験する、急速に成 長するEV市場向けの実行可能で堅牢なソリューションを導入す る必要があります。試験および検証技術は、通常は航空宇宙およ び産業用途向けと見なされている物理的かつ安全上重要な 界 まで高められます。製造とフィールドサービスの両方で複雑さが増 し、革新的なツールと手法の開発が必要になってきました。

当社のエンジニアと科学者のチームは、顧客と密接に 連携し、顧客固有のニーズや車両アーキテクチャに合 わせた堅牢なソリューションを提供してビジネスの成 功を約束します。 当社は、3 つの重要な強みを活用することで、これを実現してい ます。

• 当社は専門知識の深さと幅の広さを全社的に活かしています。コ ネクタ、コンタクタ、センサ、リレー、配電ユニット (PDU)、および ワイヤレスソリューションの強力なポートフォリオを持ち、複数の 業界にサービスを提供しています。当社のハイブリッド・エレクト リックモビリティ (HEMS) 製品は、電気自動車の黎明期から使 用されています。当社はグローバルなフットプリントを活用して、 顧客が製品を設計する際の設計および試作機能を 確保していま す。当社は、研究開発に幅広く投資し、業界の課題が問題になる 前に解決することを目指しています。当社の技術者や科学者は、 様々な標準化委員会や業界コンソーシアムに積極的に参加して います。当社は世界各地に試験・検証ラボの広範なネットワーク を有しているため、顧客の仕様に確実に対応できます。