トヨタ新型「MIRAI」にみた燃料電池の先進技術

6年ぶり刷新、究極のエコカーは何が進化した?

新型「ミライ」は、航続距離を初代より3割伸ばした。国内のほか、北米やヨーロッパでも販売する(記者撮影)

「新型ミライは本格的な水素普及への出発点としての使命を担う車だ」

トヨタ自動車は2020年12月、燃料電池車(FCV)の新型「MIRAI(ミライ)」を発表し、日本での販売を開始した。初代から6年ぶりの刷新で、技術部門トップの前田昌彦執行役員は2代目ミライを前に語気を強めた。

電動車と言えば真っ先にEV(電気自動車)が連想されるが、EVもFCVも電気で駆動モーターを動かして走行する点は同じだ。EVは電池にためた電気を用いるのに対し、FCVは燃料として積んだ水素と空気中の酸素を化学反応させて電気を生み出す。走行時には水しか排出せず、乗用車なら3分ほどの水素充填で長距離を走行できるため、「究極のエコカー」とも言われる。

トヨタはいち早くこの技術に注目し、1992年に開発をスタート。2014年には世界初となる量産型FCVとして初代ミライを発売した。ただ、累計販売台数は全世界で約1万1000台、国内に至っては約3700台にとどまる。

前田執行役員は、「将来に向けた兆しはつかめたと思うが、水素社会の実現を加速させるには力が及ばなかった」と振り返る。電気を生み出すFC(燃料電池)システムの量産がネックとなって車両価格が700万円以上と高額なうえ、肝心の水素ステーションの数が少なく、普及が阻まれたのだ。

1回の水素充填で850キロメートル走行

今回の2代目の開発に際して、トヨタが注力したのが1回の充填で走行できる航続距離の延長だ。初代の航続距離は650キロメートル。初代ユーザーへの聞き取りでは、水素ステーションが少ないゆえに航続距離の延長を求める声が一番多く寄せられていた。

トヨタは今回、FCシステムを刷新し、燃費を1割向上。搭載する高圧水素タンクも2本から3本に増やして水素搭載量を20%増やし、航続距離は初代より3割長い850キロメートルにまで伸びた。

初代ミライでネックとなっていたFCシステムの量産性も大幅に向上させた。システムの中核である発電装置のFCスタックは「セル」という厚さ1mmほどの薄い部品を重ねてつくる。このセルの設計や工法を大きく変え、1セル当たりの生産時間を十数分から数秒に短縮。セルの高性能化によって、水素と酸素を化学反応させる触媒となる高価な白金(プラチナ)の使用量も半分以下に減らした。

また、水素タンクもカーボンファイバーを型に巻き付ける工程の高速化や品質検査の自動化で生産性を3倍に向上。トヨタのお家芸である「カイゼン(改善)」を積み上げることで、FCスタックや水素タンクなどで構成するFCシステム全体のコストは初代に比べ約3分の2削減できたという。

あわせてプラットホーム(車台)も刷新。初代ではプリウスと同じプラットフォームを使っていたが、2代目では高級車の「クラウン」や「レクサスLS」と同じものを採用し、走行性能や乗り心地を高めた。そのうえで安全運転に繋がる最新の高度運転支援技術も搭載している。

東洋経済プラスの連載「自動車産業 電動化の大号砲」で、この記事の続きを無料でお読みいただけます。同連載では以下の記事も配信しています。
水素インフラ普及を促す「トヨタの秘策」
カギ握る大型トラック、FCV化の最前線
ハイブリッド技術に強い日本勢の難しい立ち位置
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