純電動汽車（EV）充電一次可行駛的距離在最近10年裏延長至4倍。電池變得更大，「續航距離短」這一弱點看起來已經解決。但在性能進一步提高的未來，由於邁向「CASE（互聯汽車、自動駕駛、共用、電動化）」，耗電量將進一步增加。即使電池的進步難以取得進展，經過日趨打磨和持續創新的馬達與電線等也將成為幕後推手，支撐純電動汽車持續走向進步。

   

日本名古屋大學等試製了搭載氮化鎵逆變器的純電動汽車（名古屋大學提供）

   

      全球獨一無二的「新車」的時速達到100公里——這讓2014年獲得諾貝爾物理學獎的日本名古屋大學的教授天野浩加深自信。

  

      天野教授等試製的純電動汽車利用氮化鎵製造了用於電流控制的逆變器(Inverter)。這是借助獲得諾貝爾獎的藍色發光二極體（LED）的研究而培植出的新一代材料。

 

      逆變器將電池産生的直流電轉變為馬達等使用的交流電，還能調節電壓。氮化鎵即使承受高電壓也不會喪失半導體的性質。

 

      由於可以使元件的厚度變薄，與以往的矽材料相比，電阻降至10分之1。經過計算，可減少因電流轉換而損失的電力的63％。

 

      天野教授表示「如果純電動汽車搭載的全部逆變器都改用氮化鎵，可將續航距離延長15％」。

 

      將來還存在將電阻降至100分之1的可能性。將開發低價製造大型元件的技術，到2020年代後半期以後推向實用化。

 

      諾貝爾獎學者積極展開行動，是因為脫碳化的舉措變得刻不容緩，不能僅僅依賴蓄電池的發展。

 

      三菱汽車2009年推出的世界首款量産型純電動汽車「i-MiEV」充電一次可行駛的續航距離僅為160公里。而如今，高檔車特斯拉Model S的續航可超過600公里。日産汽車的LEAF（中國名：聆風）也能行駛450公里。

 

      不過，日本經濟産業省在2月公佈的報告中呼籲稱「要獲得滿足商用的600公里以上的續航距離，有必要實現70％以上的節能化」。

  

      從不遠的未來將登場的純電動汽車來看，控制自動駕駛的人工智慧（AI）用晶片將消耗接近馬達一半的3千瓦電力，同時，確認周圍安全的攝像頭和雷達也會消耗電力。

 

      在日本以外國家有分析指出，耗電量的增加將僅相當於市區續航距離減少10～15％的程度。但不管怎樣，耗電量都將增加。

    

      

      純電動汽車電池的進步容易引來關注，但通過在系統方面下功夫來提升性能的挑戰也已經開始。

 

      19世紀誕生的馬達也將迎來變身。對於將通過電磁鐵和永久磁鐵結合起來獲得旋轉力的原理，京都大學的特聘教授中村武恒開發了使電阻為零的超導技術。這將能減少並未轉化為旋轉力、而是變成熱並白白浪費的電力。這也是高速行駛的磁懸浮列車的原理。

   

京都大學開發了超導馬達（該大學提供）

         

      中村教授等和日本研發企業IMRA JAPAN合作，利用鉍和銅等的氧化物試製了輸出功率達到50千瓦的馬達。中村教授表示「即使考慮通過氦等冷卻超導磁鐵的冷凍機的耗電量，在一定條件下，理論上的續航距離也將延長約5％」。

 

 

      如果將輸出功率改進至150千瓦將可用於中型車，如果進一步大型化，則能用於巴士和卡車。

 

      成為純電動汽車的血管和神經網路的「線束」也將徹底改變。

 

      日本相關領域的大型企業住友電氣工業將銅電線的6成改為鋁，每台重量減輕42％。2009年推出鋁製車載電線，2015年發售了可在振動劇烈的引擎的周圍使用的型號。該公司還向鋁中摻入多種金屬，提高了強度。

 

      純電動汽車的電壓達到汽油車10倍以上的400～800伏。電流將增加，電線變得更粗，如果仍使用銅線，將變得太重。如果通過鋁來抑制重量，續航距離將隨之延長。

   

住友電氣工業將車載電線改為重量輕的鋁製（該公司提供）

     

      日本東海大學的教授木村英樹表示，將減速時的力用於發電的「再生制動系統」也「受踩下煞車時的強度、時機和時間的長度影響，能回收的電力將改變」。如果實現最佳使用方法的技術出現，有助於確保電力。

         

      再生制動系統於1990年代面向混合動力車問世。目前在市區頻繁減速之際，如果充分利用，可將行駛距離延長2～3成。

 

      不依賴油壓制動器、可單獨使用的最低速度降至時速約10公里至3～5公里，用於發電的轉數則從1分鐘約6千次提高至1萬7千次。

  

      伴隨純電動汽車性能提升的電池革新和耗電量增加看起來像是「貓捉老鼠的遊戲」和「拔河」。

 

      但是，與電池一起工作的搭檔也在與電池相互磨礪。只要有它們的彼此競爭，純電動汽車的進步就不會停下腳步。

  

      日本經濟新聞（中文版：日經中文網）草鹽拓郎

  

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