プロジェクトid 社会課題への挑戦 アルミワイヤーハーネスが変える自動車、そのミライ

地球温暖化 抑制に資するCO2排出削減を 実現せよ 〜「ワイヤーハーネス」 アルミニウム化への挑戦〜

銅からアルミニウムへ〜時代が要請した車両軽量化のうねり〜

人類は産業革命以来、石油や石炭などの化石燃料を燃やしてエネルギーを取り出し、経済を成長させてきた。その結果、大気中の二酸化炭素(CO2)濃度は産業革命前に比べて、約40%以上も増加したといわれる。これらCO2をはじめとした温室効果ガスの増大によってもたらされたのが「地球温暖化」という深刻な環境問題である。地球温暖化による影響は、異常気象や海水面の上昇、生態系の破壊、さらには農業・漁業への影響がもたらす食料資源の減少など、すでに多方面であらわになりつつある。地球温暖化は人類が直面している最重要課題といっても過言ではない。

こうした事態に対して世界が起こした実質的なアクションが、1997年に開催されたCOP3(気候変動枠組条約第3回締約国会議)で採択され、地球温暖化抑制のため先進国に温室効果ガスの排出削減を義務付けた「京都議定書」の締結だった。この国際的合意は、広く産業界に大きな変革を促すこととなったが、特に化石燃料を動力源とする自動車や関連製品のメーカーにとって、CO2排出削減は喫緊の課題となったのである。

CO2排出削減のために自動車産業が取り組んだのが、エネルギー消費量の抑制であり、その実現のための燃費の向上だった。エンジンの燃焼効率の向上と併せて、車体の「軽量化」が不可欠であることは業界共通のコンセンサスとなった。こうした状況の中、住友電工グループが取り組みを開始したのが、従来、銅素材で生産されていた車内伝送システム「自動車用ワイヤーハーネス」を、軽量素材・アルミニウムに転換することだった。車両軽量化を目指したワイヤーハーネスの「アルミニウム化」への取り組み。それは、社会的・地球的課題とされるCO2排出削減、ひいては地球温暖化抑制への挑戦でもあった。

自動車の生命線・ワイヤーハーネス

「ワイヤーハーネス」──これは電力供給や信号通信に用いられる複数の電線を束にして集合部品としたものだ。自動車の車内配線にも多く用いられており、エンジン作動やガソリン燃焼のためのプラグ点火、ヒーターやエアコン、パワーウィンドウ、ルームランプ、オーディオ、カーナビなどの製品をつなぎ、エネルギーと情報の伝達を担っている。いわば人体の神経や血管に相当する役割を担う伝送システムだ。住友電工グループは、戦後間もなくこのワイヤーハーネスの開発・生産に着手。1960年代、高度経済成長とそれに伴うモータリゼーションの波を受け、急速に生産を拡大した。さらに2000年に入るとM&Aも含めアグレッシブに事業を展開、住友電工グループの屋台骨を支える製品にまで成長した。「自動車業界のグローバル化、そして自動車そのもののエレクトロニス化が進展したことで、ワイヤーハーネスの付加価値は今まで以上に高くなるという経営判断があり、積極的な拡大路線を取ってきたわけです」(住友電工常務執行役員・清水和志)。しかし、すでに先行するワイヤーハーネスメーカーが存在し、開発競争は激しさを増していた。

住友電工 常務執行役員 清水和志
住友電工 常務執行役員 清水和志

一方、カーメーカーにとって大きな課題は、燃費向上であった。そのためには車体軽量化は不可欠であり、車載部品にアルミニウムを採用することは以前から検討されてきていた。アルミニウムの比重は鉄や銅と比較して3分の1、圧倒的に軽い。さらに単位重量あたりの強度は鉄よりも高く、加工性も優れていることから輸送機器の軽量化に最適な材料の一つと考えられてきた。事実、ラジエターやエアコンなどの熱交換器、一部高級車のドアやボディなどに徐々にアルミニウムが採用されつつある。さらにカーメーカーが着目したのが電装品だった。エンジン、オルタネーターと並び、ワイヤーハーネスは車体重量に大きな負荷をもたらしていた。その中でもワイヤーハーネスは、銅電線の塊であり、電線のアルミニウム化は車両軽量化、そして燃費抑制に大きく寄与するものと期待されていた。しかし、アルミニウムへの転換は簡単には進まなかった。

「アルミニウムが銅と同等の信頼性を確保できるかどうか。その懸念は常に付きまとっていました。軽ければいいというものではない。銅と同等の強度や接続性が確保できるか。そしてアルミニウムには特有の腐食問題がありました。アルミニウムは異種金属と触れることで腐食し錆びる可能性があります。こうした難題がアルミニウム化に時間を要した最大の理由でした」(住友電工執行役員・長野友明)

住友電工 執行役員 長野友明
住友電工 執行役員 長野友明

「オール住友電工」の挑戦が始まった

 いわば膠着状態だったワイヤーハーネスのアルミニウム化というテーマが、大きく動き出したのは「京都議定書」の締結によることが大きい。この締結を受けて、ヨーロッパ各国は一斉にCO2排出抑制に乗り出し、EUとしてCO2排出規制を取り決めた。「京都議定書」に不参加であった米国も、カリフォルニア州をはじめ各州でCO2排出規制の動きが始まった。こうした状況を受けて、自動車業界は、ワイヤーハーネスのアルミニウム化の検討を加速させていったのである。

一方で指摘しておかねばならないのは、銅の高騰という市場環境の変化である。中国における銅需要の急激な拡大が価格高騰を招き、カーメーカーにとってワイヤーハーネスのアルミニウム化は、コスト抑制のためにも必須命題となっていた。こうして、軽量化と低価格を射程においたアルミワイヤーハーネス(以下、アルミハーネス)の実現が、住友電工グループをはじめとしたワイヤーハーネスメーカーに託されることとなったのである。アルミニウムを使った電線は架空送電線のほか、自動車向けではバッテリーケーブルなどで使用されていたが、それらは大電流に対応し、導体断面積が大きい。一方、ワイヤーハーネスで多用されるのは導体断面積が小さい、低圧用アルミニウム電線である。他社の開発が進んでおり、カーメーカーからは「住友電工は遅れている」とまで言われていた。「“電線で住友電工が負けていいのか”というプライドが、我々に火をつけました」(前出・長野)。社員一人ひとりの想いが一つになった。

住友電工グループ3社のワイヤーハーネス事業構造

カーメーカーの要請を受けて、アルミハーネスの開発に着手したのは2006年秋、本格化したのが2007年初頭だった。開発においては、当初から「オール住友電工グループ」の布陣で臨んだ。すなわち、住友電工、住友電装、オートネットワーク技術研究所の三社だ。ワイヤーハーネスのアルミニウム化における課題は明確だった。それは銅と同等の信頼性を実現すること。具体的にはアルミ電線自体の強度(引張り強さ)と電気伝導性(導電率=電気の流れやすさの指標)、電線と端子の電気接続信頼性を確保すること、そして古くから指摘されてきた異種金属接触腐食を防止することである。

アルミ電線の開発においては、住友電工グループの一員である富山住友電工の存在も大きい。同社は、各種アルミ線材の生産拠点であり、アルミニウムに特化した多様な知見を有していた。同社と協働でアルミ電線の開発を担当したのが、オートネットワーク技術研究所の大塚保之である。「開発目標を明確に定めてアルミ電線の開発に着手しました。最大のテーマは強度と導電率を両立させること。強度と導電率はトレードオフの関係にあり、強度を上げても導電率を低下させない新しいアルミ合金が求められました」。

自動車の隅々に張り巡らされているワイヤーハーネス

アルミハーネスの信頼性保へ向けて
度と導電率を確保せよ〜

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