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再生可能エネルギー、電動化、自動運転、インダストリー4.0 【シェフラー】コア技術を最大限に生かす次世代技術への取り組み PR

  • 2021/06/15
  • Motor Fan illustrated編集部
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シェフラーでは、これからの自動車、そして社会を支えていくとされる次世代技術に積極的に取り組んでいる。なかでも興味深いのが製造オートメーションにまつわる技術、これもまた同社が軸足としてきた技術分野のひとつである。

TEXT:髙橋一平(Ippey TAKAHASHI) PHOTO:山上博也(Hiroya YAMAGAMI)/SCHAEFFLER

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 再生可能エネルギーと水素、電動パワートレーン、インテリジェントシャシー、製造オートメーション、シェフラーがJSAE2021において柱として掲げる4要素である。

「FCEV(燃料電池車)を走らせるためには水素のサプライチェーンが必要。再生可能エネルギーで水素を作り出して貯蔵、それを輸送して使うというところまで考えるべきです」

 筆頭となる再生可能エネルギーと水素への取り組みついて、シェフラージャパンの田中代表取締役はこのように切り出した。

 現在、欧州では自動車メーカーやサプライヤーにおいて燃料電池関連の技術開発が盛んに進められている。シェフラーもそのひとつで、現実的なコストでの量産化が難しいとされる燃料電池の製造に意欲的に取り組んでいる。

燃料電池の推進は欧州に共通するものだが、燃料電池技術において核のひとつとなるバイポーラプレートの製造にはシェフラーの得意とする精密プレス技術が応用可能とあって、同社では量産に向けた研究開発を積極的に進めている。
再生可能エネルギーで水素を生成、燃料電池で使う:風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギーで水素を生成して貯蔵すれば、燃料電池車に利用できることはもちろん、変動を吸収するバッファーとしても有効に利用することができる。

 比較的早い時期から電動パワートレーンを手がけてきた同社が燃料電池に目を向けるのはごく自然な流れではあるが、じつは両者の間には技術的な共通点があった。精密プレス技術と表面処理技術だ。

 薄板の積層からなるモーターのステーターやローターのコア、燃料電池の核心部分のひとつであるバイポーラプレートは、ともに高い加工精度が求められる。それらを可能にするのが、シェフラーがベアリングの製造で長年にわたり培ってきたこれらの技術。ベアリングの保持器の製造においてカギとなる技術である。

さまざまな電動化技術に対応:48Vのマイルドハイブリッドから高電圧のフルハイブリッド、さらにはEV用までを網羅するモーターのラインアップをはじめ、ハイブリッド専用エンジンを効率的に運用するための可変動弁機構など、電動化を支える技術を多角的に揃える。モーターのローターやステーターコアに用いられる精密プレスの技術は、ベアリングの保持器の製造を通して培われてきたもので、新たに採り入れた巻線技術との組み合わせにより、高い出力密度を実現している。

 EVが充電に使う電力の由来によりCO2排出などの環境負荷がともなうのと同様に、燃料電池を搭載するFCEVでもやはり水素の生成に用いる電力が問題になってくる。そのために再生可能エネルギー、すなわち風量や太陽光による発電で得た電力を用いて得た水素を使わないとカーボンフリーで“グリーン”とはいえないが、シェフラーではこの再生可能エネルギーによる発電システムまで関わる取り組みを想定する。

 生成した水素を貯蔵することで、再生可能エネルギーについてまわる(発電量の)大きな変動を吸収するバッファーとなり得るのだが、そのためには燃料電池で水素を再び大気中の酸素と反応させて電力を取り出す必要がある。この燃料電池はFCEVに搭載される車載用途のそれとは異なり、定置用途のはるかに大きな規模を持つ。同社はこの定置用途の燃料電池も生産することで、スケールメリットによるコスト低減を見込んでいる。もちろん、生成された水素の一部は運び出されてFCEVで使用される。これが同社の想定する水素のサプライチェーンだ。

自動運転用ステアバイワイヤー:最大の特徴といえるのが冗長性の高さで、制御系の回路は3重の構成を持つ。小型化が図られた最新世代ECU(下)の採用により、制御応答性などといった性能面でも大きく進化を遂げている。今後は自動運転の高レベル化にともないステアリングの格納というニーズも視野に入ってくるとのことで、そういった意味でもバイワイヤー化が加速していくはずだ。

 次に並ぶキーワード、インテリジェントシャシーは自動運転の制御にまつわる部分。

「我々が現在注力しているのが筋肉と運動神経に当たる部分です」(山下氏)

 自動運転技術では車載コンピューターやセンサー類の性能向上が注目を集めているが、シェフラーでは運転操作を担うアクチュエーターの研究開発に重点を置いている。メカトロ領域の技術を得意とする同社らしいアプローチだ。

生産ラインのトラブルを未然に防ぐ:SmartCheckと呼ばれるコンパクトなセンサーユニットを生産ラインのモーターや軸受などに取り付けることで、振動を検出、FFTなどの手法を用いながら解析することで故障を検出するという、ベアリングの開発で培われた振動パターン解析技術の応用から生まれた製造オートメーション向けのシステム。

 そして最後の製造オートメーションは第四次産業革命ともいわれるインダストリー4.0への取り組み。ここでシェフラーの目指すのは生産現場におけるIoT化の推進、前の3つの話題で軸にあった加工技術やメカ技術とは趣が異なるようだが、じつは同社の原点ともいえるベアリング開発で培われた振動解析の技術が背景となっている。無線接続したセンサーから得られた振動パターンを解析し、故障を検知するというもので、将来的には高い精度で故障を予知することで、部品を定期的に交換するのではなく、寿命ギリギリまで使用するという、新しい概念の部品管理を目指すとのことだ。

補修用サプライ部品とサービス:クラッチやベアリングなどの補修用のサプライ部品が日本でもより入手しやすくなるよう、新たな販売ルートの構築が進行中。欧州ではそれらの交換手順などの整備情報を参照することのできるオンラインのソフトウェアも用意されており、日本語化などのローカライズも検討中とのこと。今後はシェフラー製品がよりいっそう身近になりそうだ。
シェフラージャパン株式会社 代表取締役 マネージング・ディレクター 田中昌一氏
シェフラージャパン株式会社 技術開発部門 ヴァイスプレジデント 山下智弘氏

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