米国の燃費規制と自動車メーカーの対応(1)

2016 MY規制対応でエンジンは直噴化・小型化、Mini/Small Car比率が拡大

2011/10/13

要 約

 米国では、2011年1月に、2016 MY Light-duty vehicleのCO2排出量を250g/mile、CAFE燃費を35.5 mpg(15.1km/L)とする規制が発効した(エアコン改善効果を含まない実質燃費は34.1 mpg)。

 オバマ大統領は2011年7月に、次の段階として2025 MYのCO2排出量を163g/mile、CAFE燃費を54.5 mpg(23.2km/L)とする規制案を提案した(エアコン改善効果などを含まない実質燃費は49.6 mpg)。

 本レポート「米国の燃費規制と自動車メーカーの対応(1)」では、2016 MY規制の概要および2025 MY規制案制定の進行状況を確認し、その影響と自動車メーカー各社が採用すると見込まれる燃費向上技術についてレポートする。

 自動車メーカーは、2016 MY規制に、基本的に内燃エンジンの効率化で対応する計画で、その結果、エンジンの小型化・4気筒化がさらに進み、EPAとNHTSAは2016 MYでガソリンエンジンの直噴比率が60%に達すると予測している。また両機関は、2016 MYまでにMini /Small carとCUVの比率が大幅に高まると予測している。

 2025 MY規制の目標達成には、EPAとNHTSAは、ガソリンエンジンの効率化とHV(Hybrid)の普及に加え、EV(Electric vehicle)/PHV(Plug-in hybrid vehicle)などの革新的な(game changing)先進技術を導入して、自動車販売の構成・内容(Vehicle fleet)を大幅に変革することが必要だとしている。2025 MY規制には、2016 MY規制を超えるEV/PHV優遇策が盛り込まれる見込み。Full-size Pickup HVを優遇する施策も予定されている。

 次のレポート「米国燃費規制と自動車メーカーの対応(2)」では、自動車メーカーごとの燃費向上計画を報告する予定。

 なお、2012~2016 MYのCO2排出量および燃費規制の詳細は、http://www.marklines.com/ja/regulation/environment/emission_us49をご参照ください。



EPAとNHTSAが、2012~2016 MYのCO2排出量と燃費の目標を発表

 米国EPA(Environmental Protection Agency)とDepartment of TransportationのNHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)は、2010年5月、共同で2012~2016 MY Light-duty vehicleのCO2排出量と燃費の目標を発表し、2011年1月に発効した。2016 MYのCO2排出量を250 g/mileに規制し(ただしエアコンの改善効果を含む)、この数値は35.5 mpg (miles per gallon)に相当する。エアコン改善効果を含まないNHTSAの燃費目標は34.1 mpgで、2011 MYの27.6 mpgから24%の向上を求めている。

2012-2016 MYの、CO2排出量および燃費規制

対象と目標  米国で販売されるLight-duty vehicle{Passenger cars、Light-duty trucks(GVWが8,500ポンドまで)と、Medium-duty passenger vehicles(GVWが8,500ポンド超から10,000ポンドまで)}の平均CO2排出量を、2016 MYに250g/mileに削減する。この目標を燃費改善で達成するための目標燃費は35.5 mpg。
Footprint
ベースに決定
 個々のモデルの規制値は、Footprint(トレッド×ホイールベース)で決定する。EPA/NHTSAは、FootprintをX軸、CO2排出量(または燃費)をY軸とする、各MYの規制の曲線(the footprint-based attribute curves)を決定した。CO2排出量のCurveはMYが変わるたびに下方に移動し(CO2排出量目標値が小さくなる)、燃費のCurveは上方に移動する(燃費目標値が大きくなる)。
企業ごとの目標  各自動車メーカーの各MYの燃費(CAFE)目標は、上記の個々のモデルの目標値と、想定される販売台数ミックスにより設定するが、販売台数実績により正式決定する。なお、米国で販売するLight-duty vehicle平均で、250g/mileと34.1 mpgを達成するよう調整する。
資料:Environmental Protection Agency/Department of Transportation (2010.5.7)
(注) 1. EPAは、CO2排出量基準を策定し、NHTSAはCAFE(Corporate Average Fuel Economy)基準を策定する。CO2排出量と燃費は密接に関連しており、今回両者を一体で管理する規制を作成した。米国でCO2排出量を規制するのは今回が初。
2. 本規制には、米国で2009 MY車の生産が40万台未満である自動車メーカーに対する緩和措置、自動車メーカーがもともと計画していたフルモデルチェンジに合わせて燃費向上対策を採用しやすいようにするリードタイム、過達分の他のセグメントや他のMYへの転用、またFlex fuel vehicle、EV/PHV/FCVなどのAdvanced technology採用車への優遇措置など、制度のフレキシビリティを確保するためのCredits(優遇措置)が組み込まれている。

 

2012~2016 MY Light Vehicleの、CO2排出量目標(g/mile)

2011-base 2012 MY 2013 MY 2014 MY 2015 MY 2016 MY
Passenger Cars 2012 MY
から設定
263 256 247 236 225
Light Trucks 346 337 326 312 298
Combined Cars & Trucks 295 286 276 263 250

(注)EPAのCO2排出量目標は、エアコンの改善効果を含む。エアコンは、(1)温室効果が高い冷媒Hydrofluorocarbon (HFC)が外部に漏れる、(2)エアコンがエンジンに走行以外の負荷を与え、CO2排出量が増加する、の2点でCO2排出量に影響する。EPAは、(1)、(2)の改善に対してCredits(優遇措置)を与えている。

(A)上記CO2排出量目標を、燃費改善で達成するために必要な燃費目標(mpg)
Passenger Cars 同上 33.8 34.7 36.0 37.7 39.5
Light Trucks 25.7 26.4 27.3 28.5 29.8
Combined Cars & Trucks 30.1 31.1 32.2 33.8 35.5
(注) 1. 燃費は、使用した燃料を正確に測定することは困難なため、排出されたCO2量により計算する。ガソリン 1 gallonあたりCO2排出量 8,887グラム、ディーゼル燃料は1 gallonあたり10,180gで計算する(上記目標値は、米国販売車が100%ガソリン車として計算している)。
2. 例えば、2016 MYのCombined燃費目標は、8,887g/gallon ÷ 250g/mile ≒ 35.5 mile/gallon (mpg)。約15.1km/Lに相当。
(B)エアコン改善効果分を除いた、NHTSAの目標燃費(mpg)
Passenger Cars 30.4 33.3 34.2 34.9 36.2 37.8
Light Trucks 24.4 25.4 26.0 26.6 27.5 28.8
Combined Cars & Trucks 27.6 29.7 30.5 31.3 32.6 34.1

資料:Environmental Protection Agency/Department of Transportation (2010.5.7)
(注)NHTSAが規制する燃費は、エアコンの改善効果を算入できないとの規定があり、その分を除いた実質燃費目標が上記(B)。本レポートで扱う業界全体および各自動車メーカーの平均燃費は、この数値ベースになっている。

 

 米国のCAFE規制では、Passenger carsの基準は1990~2010 MYの21年間27.5 mpgに固定されていた。またLight trucksは、1996~2004 MYの9年間20.7 mpgに固定されていた。新規制は、こうした過去の推移からしても急激な規制強化になっている。

NHTSAのCAFE Standards (mpg)

旧規制 新規制
1996~
2004 MY
2005 MY 2007 MY 2009 MY 2011 MY 2012 MY 2016 MY
Passenger cars 1990~2010 MYの21年間27.5 mpg に固定 30.4 33.3 37.8
Light trucks 20.7 21.0 22.2 23.1 24.4 25.4 28.8
Combined 27.6 29.7 34.1

資料:NHTSA Summary of Fuel Economy Standards (2011.4.28)

 



セグメント(Footprint)別燃費目標:小型車も燃費向上が必要

 各モデルの燃費目標は、各モデルのFootprintにより決定する。このため、一部の車種の燃費を改善して全体をカバーするという手法はとれず、セグメントごとに適切な燃費向上策をとらねばならない。例えば、Footprintが40 square feetのホンダFitの場合、2012 MYの燃費31 mpgを 2016 MY には41.1 mpgに引き上げねばならない。

 また、他のセグメントのモデルも大幅な燃費引き上げが必要になっている。

セグメント別の、2016MYのCO2排出量および燃費目標

セグメント 1例としてのモデル Footprint
(Square feet)
2016 MY目標値 現行車燃費 (mpg)
CO2
(g/mile)
燃費
(mpg)
city/highway/combined
乗用車のモデル例
Compact Car ホンダFit 40 206 41.1 28/35/31
Midsize Car Ford Fusion 46 230 37.1 23/33/26
Full-size Car Chrysler 300 53 263 32.6 19/31/ -
Light Trucksのモデル例
Small SUV 4WD Ford Escape 44 259 32.9 20/27/23
Midsize Crossover 日産Murano 49 279 30.6 18/23/ -
Minivan トヨタSienna 55 303 28.2 19/24/ -
Large Pickup Truck Chevy Silverado 67 348 24.7 15/20/ -

資料:Environmental Protection Agency/Department of Transportation (2010.5.7)、現行車燃費は、2011年10月上旬時点の各社Websiteによる(2011 MYまたは 2012 MY)。
(注)例として挙げられたモデルのFootprintは、それぞれ2008 MYのスペックによる。現行車燃費は、本レポート作成上参考値として追加した。

 



エンジンの小型化が進行:2010 MYで4気筒比率が4割

 北米で生産する米国販売車のエンジン構成で 4気筒エンジン比率が上昇している。Light vehicle全体で、2009 MYから、4気筒エンジンが従来最もポピュラーであった6気筒エンジン比率を超えた。また米国の自動車の象徴(Icon)とされる8気筒エンジンも比率を落としている。

 自動車メーカーは、2016 MYの燃費規制に適合するために小型エンジンを提供し、消費者も燃費の良い車として受け入れている。直噴化やターボ搭載などで、小型エンジンもより高い性能が可能になり、その分のコストアップはあるが、HVやEVに比べれば安価で取り入れやすい。

 中型セダンのうち、2011 MYのBuick RegalとHyundai Sonataは、V6エンジンの設定を中止し4気筒エンジンのみを提供している。中型セダンでは、2016 MYまでに一部のSpecialty carを除いてV6エンジンが消え、全て4気筒エンジンになるとされている。

北米生産Light vehicles(米国市場向け)のエンジン気筒数別構成

4気筒 5気筒 6気筒 8気筒 10気筒 生産台数
Cars 2010 MY 64.5% 4.8% 25.0% 5.7% - 4,581,253
2008 MY 57.0% 7.2% 30.2% 5.6% - 6,100,396
2006 MY 48.5% 2.5% 38.8% 10.2% - 5,866,837
2004 MY 50.1% - 42.4% 7.5% - 5,574,175
Light Trucks 2010 MY 17.7% 0.8% 47.5% 33.8% 0.2% 5,292,681
2008 MY 10.1% 1.3% 47.5% 40.7% 0.4% 7,017,596
2006 MY 8.0% 2.2% 47.6% 41.5% 0.7% 7,774,175
2004 MY 4.5% 1.1% 45.2% 48.5% 0.7% 8,370,398
Light Vehicles 2010 MY 39.4% 2.7% 37.1% 20.8% 0.1% 9,873,934
2008 MY 31.9% 4.0% 39.5% 24.4% 0.2% 13,117,992
2006 MY 25.4% 2.3% 43.8% 28.1% 0.4% 13,641,012
2004 MY 22.7% 0.7% 44.1% 32.1% 0.4% 13,944,573
資料:Ward's Automotive Year Book 2011、Automotive News 2011.7.25
(注) 1. 2011年7月25日付Automotive Newsによると、2011年上期の米国販売車(Light vehicles)では、4気筒比率が43%、6気筒が37%、8気筒が18%。また、Fleet salesを除く小売販売では、4気筒が50%を超えている。
2. Fordは、2010年北京モーターショーに3気筒1000ccターボエンジンを出展した。米国で販売するFord Fiestaに搭載する予定。

 



2016 MYで、各自動車メーカーが搭載する燃費向上技術(EPA/NHTSAの予測)

 EPAとNHTSAは、有力な燃費向上技術の2016 MYでの搭載率を予測している。ガソリン直噴、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)、アイドリングストップ(Start-Stop)は米国で販売する全17社が採用し、それぞれの搭載率を、60%、55%、42%、と予測している。HVシステムの予想搭載率は4%に止まる。

 EPAとNHTSAは、これらの技術は既に確立されており、各自動車メーカーはこれらの技術の採用を拡大することで、2016 MY規制の達成が可能だとしている。

 両機関は、MY 2016までの台当りのコストアップを1,000ドル未満と想定しているが、自動車メーカーはもっと大きくなると主張している。小型車で1,800~2,000ドル、中型車で4,500~6,000ドルのコストアップになるとの意見もある。

 なお、軽量化技術の搭載率は、2016 MYでは4%にとどまるが、2025 MYに向けては車両の10~15%軽量化が必須とされている。自動車メーカーは、モデル更新や部品の変更に合わせて、アルミニウムや高張力鋼板を使用しての軽量化を進めるとされる。

2016 MYの、自動車メーカー別燃費向上技術搭載率(EPA/NHTSAの予測)

(各技術搭載車の、各社の販売台数合計に対する比率%)
ガソリン直噴 気筒休止 ターボ 6速AT DCT Start-Stop Hybrid 軽量化
BMW
Chrysler
Daimler
80
79
76
21
13
30
61
17
53
13
31
12
63
52
72
65
54
67
14
0
14
5
6
5
Ford
GM
Honda
84
67
43
21
25
6
19
14
2
27
8
0
60
61
49
61
61
18
0
0
2
6
6
3
Hyundai
Kia
59
33
0
0
1
1
8
0
52
52
32
4
0
0
3
2
Mazda
Mitsubishi
Nissan
60
74
66
0
0
7
14
33
11
17
14
2
47
74
62
41
74
58
0
0
1
4
6
5
Porsche
Subaru
Suzuki
83
60
77
15
0
0
62
9
0
5
0
10
45
58
67
62
44
67
15
0
0
4
3
4
Tata
Toyota
VW
85
26
82
55
7
18
27
3
71
14
13
10
70
40
68
70
7
60
15
12
15
5
2
4
2016 MY全体 60 13 15 12 55 42 4 4
2011 MY搭載率 11 2 6 16 7 3 2 0
資料:Environmental Protection Agency/Department of Transportation (2010.5.7)
(注) 1. 2016 MYの6速AT比率が2011 MY比べ減少するのは、2016 MYでは一部がより効率の高いDCTやHybridに移行するため。
2. 上表の他に、ディーゼルエンジンの項目があり、5社(BMW、Daimler、Mazda、Porsche、VW)が採用し、搭載比率は1%。
3. TataはJaguar/Land Rover。

 

 またNHTSAは、2010年12月に、2025 MYまでの燃費規制の詳細を策定する参考として、各自動車メーカーに下表の燃費向上技術の採用予定についての報告を求めている。

NHTSAが自動車メーカーに報告を求めた、2025 MYに向けた燃費削減の手段一覧

低フリクション潤滑油 7速以上のAT、7速以上のDCT
エンジンのフリクション低減 電動パワーステアリング
VVT(吸気バルブ) 12V マイクロハイブリッド
VVT(吸気・排気バルブ) ベルト式Starter generator
バルブリフト量可変システム クランクシャフト式Starter generator
バルブリフト量連続可変システム ストロング ハイブリッド
シリンダー休止システム プラグイン ハイブリッド
ストイキ(理論混合比)直噴ガソリンエンジン 電気自動車
ターボ装着ダウンサイジングエンジン 燃料自動車
排気再循環システム(EGR) 車体軽量化
直噴希薄燃焼エンジン 低抵抗タイヤ
先進ディーゼルエンジン 低引きずりキャリパー(Low Drag Brakes)(注2)
6速オートマチックトランスミッション Secondary Axle Disconnect(4WD車)
デュアルクラッチトランスミッション 空力抵抗低減(Aero drag reduction)(注3)
資料:NHTSAの"Request for Product Plan Information-Model Years 2010-2025 (2010.12.17)"
(注) 1. NHTSAは、これらの技術について、採用予定有無、採用時期、採用する車種のセグメント、コスト、燃費低減効果、等の報告を求めている。
2. ディスクブレーキは、構造上、車が通常に走っているときもパッドとローターが僅かに接触しており、これがローターの回転抵抗になって引きずりが発生し、燃費に影響する。しかし、パッドとローターの間を広げすぎると、雨や雪が入り込んだりして安全性の低下につながる。低引きずりキャリパーは、パッドとローターの隙間をミクロン単位で最適化し、燃費向上に貢献する。
3. 空気抵抗低減策として、グリルのシャッターを設け、低速走行時にはシャッターを開けてエンジンを冷やし、高速走行時にはシャッターを閉じて空気抵抗を減らすシステムが、Chevrolet Cruze Eco(GMの商品名はAutomatic air shutter systemで、highway燃費は42 mpg)、Ford Focus SE with SFE package(Active grille shutters、40 mpg)に採用されている。

 



2016 MYセグメント別販売台数の予測:Mini/Small carとCUVが大幅増加

 EPAとNHTSAは、2016 MYセグメント別販売台数を予測している。Light vehicle全体需要は1,655万台に回復し、乗用車比率が2008 MYの51%から57%に拡大する。乗用車ではFull-size carが減少しMini carとSmall carが大幅増加すると予測。Light truckでは、SUVの減少とCUVの増加がさらに進むと予測している。Full-size Pickupは現状の販売台数を維持するとしている。

2016 MYセグメント別販売台数予測

(台)
Cars Light trucks
2008 MY 2016 MY 2008 MY 2016 MY
Full-size Car
Luxury Car
Mid-size Car
829,896
1,048,341
2,166,849
530,945
1,548,242
2,550,561
Full-size Pickup
Mid-size Pickup
Full-size Van
1,331,989
452,013
33,384
1,379,036
332,082
65,650
Mini Car
Small Car
Specialty cars
617,902
1,912,736
459,273
1,565,373
2,503,566
769,679
Mid-size Van
Mid-size MAV
small MAV
719,529
110,353
231,265
839,194
116,077
62,514
Full-size SUV
Mid-size SUV
Small SUV
559,160
436,080
196,424
232,619
162,502
108,858
Full-size CUV
Mid-size CUV
Small CUV
264,717
923,165
1,548,288
260,662
1,372,200
2,181,296
合計 7,034,997 9,468,365 合計 6,806,367 7,079,323
資料:Environmental Protection Agency/Department of Transportation (2010.5.7)
(注) 1. MY 2016の各セグメントの計と「合計」は一致しないが、原資料のまま。MY 2016のLight vehicle(Cars+ Light trucks合計)は16,547,688台。
2. MAVは、Multi Activity Vehicleの略。

 



2025 MY規制で、EV/PHV/FCVへの優遇措置を拡大

 2011年7月29日、オバマ大統領は、2016 MY規制の次の段階として2025 MY Light vehicleの平均CO2排出量を163g/mile、燃費を54.5 mpg(23.2km/L)とすることを提案した(エアコン改善効果などを含まないNHTSAの実質燃費は49.6 mpg)。

 事前に、米国政府、Detroit Threeを初めとする自動車メーカー、UAW等関係機関が協議し、Full-size Pickupについては目標値そのものを緩和することや、HVを優遇することなどが合意された。

 EPAとNHTSAは、2025 MYの目標達成には、自動車メーカーが先端技術の採用を拡大して、米国で販売される自動車の構成・内容(Vehicle fleet)を変えていくことが必要であるとし、EV/PHV/FCVの優遇策を設定する予定。また、現在のテストでは検証できないが有効と考えられるActive grille shuttersなどの燃費向上技術へのCredits(優遇策)も設定し、早期の普及を促す。

 なお、2025 MY規制については2011年9月内にEPA/NHTSAが具体案を発表する予定であったが、11月に延期された。最終決定は、施行5年前の2012年7月を予定している。

2017~2025 MYのCO2排出量および燃費規制の作成方針

目標  米国で販売するLight-duty vehicleの、2025 MYの平均CO2排出量を163g/mileとする(この目標を燃費改善で達成するには燃費54.5 mpgが必要)。 エアコン改善効果などを含まないNHTSAの燃費目標は49.6 mpg。
 個々のモデルの規制のベースとして、Footprint方式を継続する。
中間時点での見直し(注1)  2017~2025 MY規制は9年間の長期にわたるため、EPAとNHTSAは中間で2022~2025 MYの目標を見直し、2018年4月までに最終決定する。
緩和・
優遇措置
Off-Cycle
Credits
 EPAとNHTSAは、現在のテストでは効果を確認できない以下の項目にCredits(優遇措置)を与える。Active grill shutters, High efficiency alternators, High efficiency lights, Start-stop, EV/PHV充電用のソーラールーフパネル、など。
EV/PHV/FCV
(注2)
 EPAは、2017~2021 MYに販売されたEV/PHV(EV走行分が対象)/FCVにつき、台数の制限なくCO2排出量をゼロとみなす。2022~2025 MYでは台数を制限し(別途定める)、制限を超える生産分は、源流の(発電に要した)CO2排出量を計算する。
 2017 MYに販売されるEV/FCVは、1台を2台分に計算する(この比率は漸減し、2021 MYには1.5台分に下がる)、PHVは1.6台に換算(2021 MYに1.3台分)。
エアコン
改善効果
 EPAは、エアコンの改善による、HFCの外部漏れ低減やエンジン負荷軽減によるCO2排出量抑制(2016 MY規制と同じ内容)に対して、最大で乗用車に18.8 g/mile、Light trucksに24.4g/mileのCreditsを与える。
Full-size
Pickupの
優遇措置
目標設定  NHTSAは、Full-size Pickupは、乗用車や他のLight trucksに比べ早期の燃費規制強化が困難であるとの判断から、大型Light truckの2017~2021 MY燃費目標の年平均上昇率を、Light truck全体の平均2.9%より低く設定する(小型のLight truckの燃費目標は年平均2.9%以上上昇させる)。2022~2025 MYの燃費は、Light truck全体で平均4.7%上昇させる予定。
HVを優遇
(注3)
 EPAは、Full-size PickupのHVについて、マイルドHVは2017~2021 MYに台当たり10g/mile、ストロングHVは2017~2025 MYに台当たり20g/mileのCredits(優遇措置)を与える。
資料:EPA and NHTSA Supplemental Notice of Intent (2011.8.9)、Automotive News 2011.7.11/8.1/8.8
(注) 1. 自動車メーカー各社は、2017~2025 MYの前半の目標までは、内燃エンジンの改善を中心に達成できるが、後半の目標達成には電動車両の大幅な導入が必要で、そのために中間時点で電動車両の市場での受容性(価格上昇への反応や充電網の整備など)を確認したい、との考え方とされる。
2-1. 2012~2016 MY規制のEVなどへの優遇策は、2012 MYで25,000台以上のEV/PHV/FCVを生産した自動車メーカーの、5年間の最初の30万台を、CO2排出量ゼロとみなすというもの(25,000台未満のメーカーには最初の20万台が対象)。それを超える生産分については、源流のCO2排出量を計算する。
2-2. また、2017~2025 MY規制で予定するような、1台を複数台分に計算する優遇措置はない。
3. Full-size Pickupは、現在GM、Ford、Chrysler、トヨタ、日産が米国市場で販売しているが、HVを設定しているメーカーはGMのみ。またFordとトヨタは、2011年8月、後輪駆動Light truck向けの次世代HVシステムを共同開発すると発表した。

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