電池技術進む

ここにきて新しい電池技術が次々と発表されている。コリズムのコラムでも書いた通り、電気自動車の航続距離は電池の性能向上で簡単に伸びる。日産リーフも電池性能が1,5倍になるだけで250km走れます。満充電で250km走れれば、「航続距離が短くて使いモノにならん」と
いう人は少なくなるだろう。

18650
電池なら交換が簡単。性能アップした新世代の電池出たら「前の電池は下取りしましょう」みたいな商売になるかもしれない。だからこそトヨタも18650電池を追求してみようか、という気持ちになったのか? 私は電気自動車用電池の方が最終的には有利だと思うけれど、18650だって面白いかな、と考えま
す。

電気自動車の基礎技術を持っているホンダやスバルあたりも18650電池を試してみたらいいのに。こらもう経営陣の頭の柔軟さが大切。こう書くと「スズキのレンジエクステンダーを18650で作れば早く市販できる」と思うかもしれないが、電池容量だけでなく充放電可能回数という点で厳しい。現状だと最高で600回です。

電気自動車よりバッテリー搭載量の少ないレンジエクステンダーやプラグインハイブリッドの場合、1回の充電で20kmの電気走行距離を持つとしよう。こいつに使う電池には、6万kmくらいの耐久性が必要。これなら1年に250日乗ると12年使える。つまり3千回程度の充放電寿命が必要になってくるワケ。

ただし12年という寿命、基本的に1日1回の充放電回数としたものであり、エンジンでフル充電する制御を採用したなら、1日3回も4回も充放電することになるため、あっと言う間に走行用バッテリーがオシャカになっちゃいます。この点、当然ながら自動車メーカーも気にしている。その「答え」はすでに出てます。

プリウスのプラグインハイブリッドの電池マネージメントは、2つのフェイズに別れており、『電気自動車モード』で使う分の電池についちゃ外部電源からしか充電出来ないようにプログラムしてあるのだ。ちなみに1日に何度も外部電源で充電するなら、最初から電気自動車を買うべきだと考えます。

GMボルトも同じ問題を抱えている。電池があるウチは完全に電気自動車と同じ制御だけれど、一定の電池容量になったらそこから残量を増やす方向の充電は行わないようになっていると思う。だからこそエンジンで直接車軸を駆動出来るようにしたワケ。減ってきたらプリウス式で走ろうという作戦。

ここにきてボルトの試乗記が出てきたけれど、まぁGMのPRの如し。例えばLGケムの電池性能(例えば充放電可能回数)についてGMに質問した人は一人も居ないようだ。なぜ聞かなかったのだろうか? 一番気になるブブンなんですけど。いずれにしろボルトって構造的に間違いなくハイブリッドである。

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5 Responses to “電池技術進む”

  1. tm256 より:

    >プリウスのプラグインハイブリッドの電池マネージメントは、2つのフェイズに別れており、
    残念! EVSで迷った挙句に、THS-II Plug-inの講演じゃなく、別のを聞いてしまいました。
    まぁ、私が聞いた方もE-Bike用とはいえ18650セルを使ったもので興味深く、価値あるプレゼンでしたが。
    ちなみに、EVSってもっと学術的・技術的にもカバーする価値あるものかと思ってたんですが、マーケティング・ピッチ主体の講演も多くて少々期待外れなところもあったので。(トヨタの講演も多分、それなりのクオリティを持ったものだっただろうと想定)
    >なぜ聞かなかったのだろうか? 一番気になるブブンなんですけど。
    おっしゃる通りだと思います。ただ、この手の質問は、EV/PHEVのキー技術(=コアデバイス)が電池だという認識が無いと出てこないでしょう。

  2. kazu より:

    前から気になっていたのですが、ボルトの試乗記を読むとエンジンで車軸を直接駆動していないようですが、国沢さんの認識とどちらが正しいのでしょうか?

  3. UPA より:

    電池の充放電については海上自衛隊はどう対処してるんでしょう? 
    現行の通常型潜水艦なんてそれこそ充電回数ハンパ無いと思うんですが

  4. Ito より:

    先生のおっしゃるように、10年で10%燃費が向上するかどうかのガソリン車よりも、毎年10%進化するようになるだろうEVのほうが見ていて面白いです。
    電池はひとつのカギが標準化だと思います。
    ひとつに規格を絞る必要はないものの、せめて2つくらいにするべきです。2つから選ぶなり組み合わせるなりすればデッドスペースのないEVだって簡単にできるはずです。
    そうでないと、メーカー毎にバラバラで、安くなるものものも安くなりません。
    PCでさえ18650にほぼ統一されているわけですし。
    EV用はマンガン電極なので、コバルト電極のPC用に比べて限界コストは下がります。
    PC用が2万円/kWhである以上、EV用がそれ以下にならない理由もありません。
    ただひとつ、規格化が必要です。電池の二次利用にしても規格化されていることが大前提です。
    規格化がまだ進まないのなら、規格化されている18650でしばらくやってみるのもひとつの考え方だと思えるようになりました。
    EV専用電池が専用工場を立ち上げ多額の投資を必要とするのに対して、18650ならPC用などと同じラインを流せるためEV向けの性能を持たせつつ安価に生産することもできるかもしれません。
    せっかくいい車体とモーター、インバーターが揃っても電池の話は棚に上げてるようでは話にならないのです。

  5. G35X より:

    >前から気になっていたのですが、ボルトの試乗記を読むとエンジンで車軸を直接駆動していないようですが、国沢さんの認識とどちらが正しいのでしょうか?-UPA
    UPAさん、ボルトは主モーターが太陽歯車を駆動し、それを周遊する遊星歯車の公転速度が出力軸の回転速度となります。主モーターは誘導型なのでその回転速度はDC→ACコンバーター(インバーター)の周波数に従って変化しますが、使用半導体の性能による制限やモーターとその回路内で発生する損出のため上限があります。外輪歯車(内歯歯車)を固定した場合の遊星歯車の公転数はその歯数が太陽歯車の歯数と同じだとモーターの回転数の半分になることから判るように(10円玉で実験してみてください)モーターをかなり高速で回さなければ出力軸を実用的な回転数で回すことができません。
    そのためには高い周波数と電圧の大電力交流電源が必要ですが技術的、コスト的に難しくなります。そこで、モーターの最大回転速度をある程度に抑え(GMによれば6500rpm)、出力軸の回転数を上げるため高速運転時には固定していた外輪歯車のクラッチを開放し、発電/電動動機(及びそれに直列したガソリンエンジン)で機械的に外輪歯車を駆動し、遊星歯車の公転速度を上げる手助けが必要になります。 この場合、EV走行中では発電/電動機が電池からエネルギーをもらい電動機動作となるモード(エンジンと発電/電動機の間のクラッチを切る)もありますが、電池残量が減ってエンジンが動いている場合、そのクラッチは閉じエンジンと発電/電動機(発電動作になります)は直結し、エンジンの出力軸が直接外輪歯車を駆動することになり、エンジンと主モーターのパラレル駆動となります。 この際、発電/電動機と外輪歯車との間のクラッチを開放し電池を仲介にしたフローディングEV動作もありますが、ある程度の車速に達すると、そのクラッチは閉じパラレル駆動になります。 この「ある程度の車速」をGMは時速70マイルと言っていますが、設定には自由度があり、国沢さんが仰るとおりエンジンをより強力にし、モーターと電池を小型にしてパラレル駆動領域を増やすことも簡単です。 
    即ちボルトのメカは必然的にEV領域が広いわけではなく、プログラミングでそうなっているのです。 Green Car ReviewではGMの発表そのまま書かれており、このあたりの解析がありません。 上海まで招待されて試乗してきたので、無理もありませんが… 遊星歯車システムは複数の動力源のトルクと回転数(即ち、馬力)の選択組み合わせの自由度が高くさらに動力源のモーターを発電機化するのも簡単な優れたシステムです。特にプリウスのものは主モーター速度が駆動力出力軸速度で、またクラッチを使わないので優れています。
    ボルトもプリウスも今後電池の価格と重量、EV走行距離のバランスを考えだんだん同じような性能になってくると思います。 本当にシリアル駆動が優れているものであれば、ボルトの電池を今の四分の一程度にしたら価格も安く車重も下がり燃費の良い車ができるところですが、「エンジン>発電機>電子回路>モーター>車輪」システムのエネルギー使用効率はどう考えても「エンジン>歯車>車輪」システムより良いとは考えられません。 ハイブリッドシステムの良いところは、小型エンジンやアトキンソンサイクルエンジンの低回転数領域の細いトルクをモーターが補い、また搭載する発電機と電池でエネルギー回生を行い、さらにモーター発進でアイドリングストップができるところにあります。 プリウスももう少し電池容量が多いとエネルギー回生量も増え、さらに燃費が良くなるはずです。 

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