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5分で電気自動車の充電ができる。

このごろ「電極を改良して5~10分で充電が完了するリチウムバッテリーが完成した」とネットから発表が有りました。
今現在は急速充電でも30分以上必要な充電時間の短縮は画期的な発明で、充電の順番待ちを減らす意味で素晴らしいですね。

画期的ではありますが、僕の考えでは電気自動車の充電システムを全く新しい直径4~5センチくらいの太いケーブルで出来た高電圧充電コネクタの新たな世界規格を作る事から始めなければなりません。
そして、充電ステーションの急激な電力需要の変化に耐えられるよう町の変電所には新たな設備と、変電所から来る数万ボルトの電柱送電線が必要です。更に、電気自動車の為の発電所も沢山増やさなければなりません。
僕の結論は、そんな大電流な充電など、電力供給設備において有りえないと思います。考えられるのは小型オートバイのバッテリー充電をチャデモ規格ケーブルであれは、5~10分充電が出来る計算です。

※このごろの日本では、発電所の電力供給が力ギリギリだと言っています。
中国は、発電所が足りないので日常的に毎日停電しています。
日本は、とりあえず原発を動かさなければ停電するかもしれません。

2021年01月24日

自動運転レベル3が出てきますね。

2月9日に世界初の自動運転レベル3で発売されるレジェンドは、3.5LV6のハイブリットエンジンを発電機として搭載し、3つのモーターでトルク配分してエコドライブからフルパワーまでを自動的に前輪駆動・後輪駆動・4輪駆動に変化しながら、EV・HV・エンジンドライブに変化するなかなかハイスペックな車です。

特徴的なのは、デフの部分に左右それぞれのモーターが有り、たとえば走行中に右カーブに入ると、横Gを検出して、慣性力に合わせて後ろ左のタイヤに大きくトルク配分をして、後輪タイヤでもベクトルで車体を右に向けています。
スペックやエンジンレイアウト以外はNSXと同じ仕組みで走っているようですが、残念ながらまったく売れていません。
その売れていない車に自動運転レベル3が世界初で認可発売されるそうですが、自動車専用道路内で50Km以下の渋滞時のとなっています。

自動運転レベル3とはアクセルやブレーキ、ハンドルからも手を放して前を見ていなくてもよく、テレビやスマホを見ていても良いみたいです。もしそれで事故が発生しても運転手の責任ではなくて、自動運転システム(製造メーカー)の責任だとしているのが驚きです。
ちなみに自動運転レベル2はアクセルやブレーキ、ハンドルからも手を放して良いのですが、前方から目を離さずに即座にブレーキやハンドルを握れることが条件で、事故は運転手の責任です。
※定義を読むとレベル1レベル2は「ドライバーによる監視」で、レベル3は「システムによる監視(特定条件下における自動運転)」に分類されています。
ホンダのレベル3プロトタイプは、2017年にメディア向けに公開されていて、その段階で自動車専用道路渋滞時に自動運転レベル3の要件を満たしていて、このほどやっと認可販売となったようです。

たとえば走行中にAIが5秒先の道路状況と相手車両の事態を予測して、大きな不確定要素が有ると、減速しながら「運転をお願いします」とか「この先に急カーブが有るので、ご自分で運転してください」と運転開始を促すようです。

一般道路走行では常時安全制御システムが作動していて、夜間に突然車の前に人や障害物が現れても、運転手よりも早くブレーキ制動とハンドル回避をして衝突を防ぎ、最大100m先の状態を監視して徐々に減速を始めたり、ハンドル操作で隣のレーンへ車線変更して未然に衝突回避運転をするそうです。

※これまで世界のあちこちでレベル3の実験走行中に衝突事故が起きていますし、歩行者をはねる死亡事故も起きていますから、まずは不確定要素の少ない自動車専用道路から始めるのは当然だと思います。

後書き

懐かしいお話をしますが
40年くらい前にホンダで「プレリュード」と言う車が4WSと言って、後ろの車輪も向きが変えられる車が有りました。
カーブの限界速度を上げるためにハンドル操作と連動して、後ろのタイヤもほんの少し同じ方向に向きが変わるFF車です。
そしてハンドルを半回転以上回すと連続的に今度は後ろのタイヤが外側を向きはじめて、小回りができるシステムです。
後ろタイヤに接続するハンドルリンケージは、画期的な不思議な歯車でその仕組みが作られていました。

僕は以前、青山のホンダショールームでアシモを目の前で見ています。目で(2つのカメラで)3次元画像を解析して、階段を上り下りしてボールを正確に蹴り返していました。その後テレビで見たのは、ホンダ本社の入口で壁に背を向けて立っていて、来客が有ると出迎えて、身振り手振りをしながら会話応対し、以前に訪れた来客は顔認識していて、初めから名前で挨拶をしていました。
来客の相手がアシモにぶつかりそうな接近をすると、アシモは後ずさりしながら右と左に後ろを振り向いて、後ろに障害物がない事を確認しながらぶつからない方向に後ずさりしているのを見ています。さらにポットを手に持ってカップにコーヒーを注ぎ、そのコーヒーをこぼさずに運んでいました。
アシモの先読みするAI技術が、レジェンドのレベル3の技術に生かされているのかもしれません。

僕の勝手な想像ですが
今は航空機のフライトレコーダーのように、EDRと言って各部の操作データと作動データが残るようになり始めています。でも「私はブレーキを踏んだのに、車が加速した」との言葉を確認するために、ドライブレコーダーのほかに車内の画像と足元のアクセルとブレーキペダルの操作画像もデータで残す時代になると思っています。今どきのアクセルは電子制御です。以前は誤動作する車が有りましたから、EDRを取り付けているのです。
EDRの主なデータ項目は車速、エンジンの回転数、アクセルの操作状況、ブレーキの操作状況、シフトポジション、シートベルト着用、助手席の乗員等となっています。

話ははみ出てしまいますが
データと言えばF1レースでは走行中のマシンから100種類前後の状況データをリアルタイムにテレメーター送信していて、パドックと本田技研本社の数十人で監視していて、レース中のドライバーに無線でフィードバックしています。

2021年01月17日

ドローンと空飛ぶ電気自動車について

空を飛ぶ自動車のお話は40~50年くらい前にテレビが一般家庭に普及したせいもあって「これからは空を飛ぶ自動車が徐々に飛び始める時代になり・・・」と、世界中の漫画やマスコミが取り上げていましたが、そんな事にはなりませんでした。

その空飛ぶ自動車の絵はほとんど前と後ろに1個ずつドローンと同じようなダクトファンが付いていたのですが、その形での空飛ぶ自動車は現れませんでした。
アメリカでは自作で空飛ぶ自動車を作った人が何人かいましたが、すべて自動車型で翼を後ろに折りたたんでいて、飛行するときは翼の揚力で飛んでいました。

他にはロサンゼルスオリンピックのオープニングセレモニーに出てきたロケットマンやフライングデッキと言って手摺のついた丸いデッキの下に4mくらいのダクトファンで2重反転プロペラ回していたものが有りました。空気の取り入れ口は人が立っている大きな網目の床からで、吸い込み口全体が丸いデッキになっていました。2重反転プロペラのジャイロ効果でとても安定していて、どちらも一人乗りでNACA(現在のNASA)が開発し、早くから飛んでいました。

技術的には複数のエンジンをスロットル制御しても水平を保つコントロールができなくて、ヘリコプターやオスプレイのようにプロペラのピッチコントロールでしか安定飛行できないのです。
でも、モーターで有れば回転数の微妙なコントロールができる上に、スマホの中にある水平を保とうとする小さなセンサーやGPSで、しっかりとバランス制御が可能です。
コントロールスティックでバランスを取らなくても、強風の中で静止できているのはスマホの中に存在する小さな部品をうまく利用しているのです。

ドローンには致命的なリスクが有ります。
航空機やヘリコプターは飛行中にエンジンが止まっても、そのまま滑空してどこかにソフトランディングができて助かる可能性が有るのですが、ドローンはプロペラが止まると墜落しますから、大きなパラシュートを開く以外助かる可能性が有りません。
でも、古くからガス式で瞬時にパラシュートを放出して開くシステムが有りますから、パラシュートが装備されると思っています。そして地面に接近すると地面との間にエアバックが開くのかもしれませんね。

道路を走る自動運転技術は走行中に沢山の不確定要素が有って、高度な安全技術が必要ですが、空を飛べば、航空機と同じようにあらかじめ飛ぶ方向と飛行高度が決められているトラフィックルールが有りますから互いに衝突する可能性が小さいです。
もし衝突するとしたら、そのトラフィックルールから移動する離陸や着陸の時の飛行ですから、互いに高度なトランスポンダを積んでいることで、衝突にはなりません。


話は変わりますがオスプレイの飛行システムについてお話しますね。
65年くらい前にアメリカで「ベルXV3」と言うオスプレイとほぼ同じ形式の飛行機が完成しています。
オスプレイは垂直に離陸と着陸ができることが最大の戦力ですが、もう一つの戦力は航続距離です。

ふつうに翼の揚力で離陸するのであればドローンやヘリコプターの推力の1/5程度の推力で離陸できます。水平に飛ぶ時は更に1/10くらいで飛び続けることができる理論が有り、翼の揚力で飛行すると燃費が良いのです。
オスプレイは見るからに推力効率の良い大きなプロペラを使用していて水平飛行では翼の揚力が有ることで、大勢の兵士や重たい荷物を積み込んでいても航続距離が驚異的です。

後書き
空飛ぶ電気自動車も近距離は小さなプロペラのドローン型で良いのですが,大きなローターで飛ぶヘリコプターはプロペラ効率が良いのでとても燃費が良いのです。さらに翼で飛ぶ航空機は航続距離を伸ばす事ができ、低燃費です。
1986年にはバートルータンの設計したボイジャーは、一度も着陸せずに地球を一回りしています。
今後はきっと翼を持った長距離型の空飛ぶ電気自動車も何種類か出てくると僕は思っています。
でも、日本では航空法がとても厳しいので、ライセンスを含めて許可は当面出ないと思います。

2021年01月17日

燃料電池車について

2021.1.12

トヨタとホンダから燃料電池で走る車が発売され、海外のメーカーからも発売されています。燃料電池の技術は歴史が古く、1966年にアメリカゼネラルモーターで試作車が走っています。その後ソニーなども本格的に燃料電池の開発に取り組みましたが、プラチナ金属を使用することをはじめ、新しい技術理論である燃料電池の開発は、数十年間もその開発が眠っていました。

燃料電池車はモーターで走る電気自動車なのですが、タクシーが後ろのトランクルームにLPガスのガスボンベを積んで走っているのと同じように、水素ボンベを積んで走ります。燃料電池であるスタックに、その水素と大気中に含まれている酸素を取り入れて化合し、最大100KW以上もの強力な電気を発電し、システム安定のために小さなバッテリーと組み合わせてモーターだけで走る電気自動車です。

燃料電池は比較的長寿命です。燃料電池は変換効率が60%前後でエネルギー変換効率が良く、短時間で水素の充填ができ、一度の充填で500Km以上走る事が可能ですから、トラックにも高圧タンクを付けて長距離運送が出来ます。燃料電池システムは同じ出力のディーゼルエンジンに比べ重さが3分の一くらいで駆動モーターの重量をプラスしてもコンパクトで軽いです。

燃料電池システムは、まだ高価ですし心臓部のスタックを作るのにはエンジンを作る何倍ものCO2を排出しているようです。スタックにはある程度のプラチナを使用しているのですが、量産効果によって価格が下がるまでもう少し待たなければなりませんが、電気自動車のように長年の間に何度もバッテリーを取り換える費用に比べてとても安いので、主にバスやトラックなどの大きなエンジンが必要な車両は、初めから燃料電池(FCV)車両になると思っています。

一般的な水素の製造工程では多くの電力が消費されて、取り出した水素のエネルギー量は1/3から1/5のエネルギー分量しか出来ず、大きなエネルギーロスになる事が分かってきました。
なので、電気は電気のままで使用するか、バッテリーに充電して利用した方良いのです。
今は燃料電池車の数が少ないので製鉄所のような火力プラントから出る水素で賄っているようですが、今後は「エネルギーロスを抱えているクリーンエコカー」と言う位置づけになるのかもしれません。


後書き
燃料電池とは、電池ではなくて発電機です。機械的に動く部分は数個の小さなポンプと冷却用の送風ファンしか無く,音や振動も排気ガスも無い発電機です。出るのはある程度の発熱と、わずかな水を排出します。

水素はガソリンのように着火すると大気中の酸素と化合して発火する気体です。80年ほど前の水素による飛行船ヒンデンブルクの火災や、福島原発の水素爆発が有りますが、技術者に「水素とガソリンは、どちらが危険ですか」との問いかけには「水素は漏れてもすぐに勢いよく上昇し無くなりますから、水素を給油するスタンドにおいては、ガソリンほど危険ではありません」と回答していました。

燃料電池車に積まれている100KW以上の発電をする燃料電池ユニットは、簡単に移動ができる強力な発電機です。僕は、この小さくて強力な燃料電池(発電機)は、簡単に戦地へ移動ができることが気になっています。
たとえば工場で鉄にレーザー光線を照射して溶解切断する強力な光は、何Kmも先に有る目標にも正確に照射できます。

僕は50年以上前にバチンという音と共に一瞬にして1.5mほど離れた10円玉に2mmくらいの小さな穴を開けるレーザー光線を目の前で見ています。その後に技術者が中にあるレーザーを作る部品を見せてくれて、コイル状の放電管の中心に設置した筒形の大きな人工ルビーにその光を集めて、レンズでその光を絞り込んでレーザー光線を照射する仕組みでしたが、その脇にあった電源装置がとても大きかったことを記憶しています。

燃料電池車の電源が有れば、電子レンジ数十倍のマイクロウエーブ(電磁波)をパラボラアンテナで人に向けて照射し、数秒で戦意喪失させる仕組みがアメリカ軍で完成しています。

移動する人を認識し車や航空機も瞬時に認識してロックオンする技術や、ミサイルや航空機側がどれだけ揺れ動いていてもロックオンができる技術は、数十年前に完成しています。レーザー光線であれば命中が外れる事はありません。

2021年01月12日

軽自動車も脱ガソリンと言い始めましたね。

軽自動車をEVにした三菱自動車が、そのアイミーブとEVトラックなどの生産を終了していますが、ちょい乗りEVと、ある程度のHVはすぐに開発を始めなければなりません。
北海道では考えられませんが、日本の道路の85%は軽自動車同士でしかすれ違うことができない訳ですから、軽自動車の規格は残さなければなりません。

日本の軽自動車の割合は40%近いのですが、電気自動車で作ると価格が更に50万以上になり、高価なストロングHVの生産をしているメーカーは有りません。唯一マイルドハイブリット車が有りますが、本当のハイブリットの域に達しているとは言い難いのです。

最初に書いた「ちょい乗りEV」は、今のフレームのままで衝突安全基準の強度を保てる範囲のバッテリーとモーターを積むと、航続距離が短くなり、ちょい乗り的な距離になるのですが、価格も抑えられてそれで良いと思うし、満充電しても500円以下で済みます。長距離ドライブをしないユーザーや日本にたくさんある島などは全てそれで良い事になると思います。

技術的な方向としては以前インサイトやフィットに使用していたフライホイールの部分をモーターにしたホンダIMA方式(最近はプリウスも採用している)か、マイルドハイブリッドシステムをヨーロッパがやり始めている48ボルトHVシステムに変更する方法が有力だと思っています。

IMAシステムや48Vマイルドハイブリットは、すでに有る技術で、小さなバッテリーを搭載する事で、価格・重量・スペースの増大を小さく抑える事が出来ます。おそらくほぼ現行のボディーそのままで作れますから販売価格も抑えられます。

僕の勝手な発想ですが、軽自動車においては圧縮工程が660ccのアトキンソンエンジンに変更するだけで、35Km/L前後の高性能ハイブリット車並みのCO2削減が可能で、そのまま安価なエンジンを作れます。
それはインドの人口14億人を含めた充電の為の発電所やEVコンセントのインフラが無い世界の数十億人の国々が有り、これからもガソリンエンジンを使い続けるしかないマーケットに必要なクリーンエンジンだと思っています。

国は、2030年、2050年に向けて「脱ガソリン車」宣言をしたわけですから、電気自動車を充電する為、発電所の増設を含む自動車以外のインフラ整備も急務です。
特にガス発電所、水素(酸素)ガス発電所、風力発電とソーラー発電に加え、その不安定電力に必要なバッテリーの生産計画と送電網計画。もう一つは風力とソーラー発電の不安定な電力をバッテリーではなく水素と酸素で貯蔵するシステムへの支援、設置しても到底元が取れない急速充電設備を各地に今の10倍以上設置する等、数十兆円規模の予算で計画しなければなりません。

さらに国は今後大きく変化する日本の自動車産業界の雇用の流れをどうするのかも業界と共に計画しなければなりません。
そうしなければ、日本の自動車各社は仕方なく国内生産をあきらめて、海外に生産工場を作らなければなりません。部品メーカーも海外生産に切り替わります。
おそらく20年後、日本に残るのは技術開発部門とパイロット的な生産システムの工場だけになり、日本のGDPは小さい数字になってしまいます。

後書き
高性能な次世代バッテリーの誕生は「すでに時間の問題だ」と言われてから何年も経過しています。
もうすぐリチウムバッテリーを超える物ができるかもしれませんが、リチウムバッテリーはその発明からソニーの量産開始まで20年近くかかっています。青色発光ダイオードは世界中の科学者がその開発に20年以上取り組んでいました。燃料電池自動車の商品化はアメリカGMの発明からトヨタの商品化までは、さらなる年数が掛かっていました。

リチウムバッテリーを作るときに膨大なエネルギーが必要です。熱エネルギーと発電所で排出するCO2をプラスすると、35Km/1L前後の低燃費車の方がエネルギーミックスにおいては何倍ものCO2削減になるデータが複数示されています。

2021年01月10日

CO2削減と電気自動車について

CO2削減と電気自動車について

国の発した「2030年までにガソリン車の販売停止」についてお話をしますね。
それは、知識のない人たちが「そうしましょう」と、無知な発言をしているわけであって、僕は、それは有りえないと思います。
それは、どの国も互いに10年先のことを宣言しても、だれも責任を取らなくても良いからです。

確かに電気自動車は1000円の充電電力で1000Kmくらいの航続距離を走るエコな部分が魅力ですが、CO2削減にはならない事や発電所が足りないことなど、日本は日本独自の嘘のない展開が必要だと思っています。「ほかの国が言い出したから日本も・・・」ではあまりにも短絡的ですし不可能なのです。

トヨタとホンダが得意とするハイブリット車両やプラグインハイブリットは高い技術とそのパテントに守られていて他の国では作れません。そうなってしまったので「わが国では電気自動車を推奨してCO2削減計画します」と言い出しているのですが、発電所でCO2を排出しています。リチウムバッテリーの製造工程で多量のCO2を派出していて、排気するバッテリーの処理方法がまだ目途が立っていないなど、CO2削減と言う嘘が入っています。日本もその言葉に釣られてしまってはいけません。
日本は発言を撤回して「ハイブリット技術で他の国よりもCO2削減をします」と、訂正しましょう。

他には、電気自動車の充電をするには、たくさん充電スタンドと発電所が必要であって、今のままでは全く足りないのです。
急速充電は30分以上掛かるのですが、スタンドに行ってみると、時折充電の順番待ちだったり充電が終わっているのに戻ってこない人や「いそいでいるから」と、割り込みを要求してくる人までいる現状です。

北海道のブラックアウトは1か所の発電所がダウンして、発電所の電力よりも電気を使用するほうが大きくなったことで停電しました。
電気自動車が多くなると電力不足であちらこちらの急速充電スタンドを電力会社からのリモートでストップしますから、遠出をしていた人は明るいうちに充電をしなければきっと家に帰る事は出来ません。
※ 原発が動いていたときは、夜中の電力が余っていましたが、今は太陽光発電が沢山あるので、天気の良い日の昼間は電気が余っていますが、夕方からは一日のうちで一番電力不足になります。

ヨーロッパから見ると、日本の急速充電スタンドがあまりにも少なすぎです。作らない理由は、急速充電スタンドは設置設備費が高額なわりに、電費が安いせいでまったく元が取れないからです。

今は、バッテリーの国内生産能力が低いです。おそらく隣の国からバッテリーを購入して電気自動車を作るか、お隣の国で電気自動車を生産する事になり、日本で作られる電気自動車用バッテリーの供給見通しが立ちません。
世界中で新型バッテリーの開発計画がありますが、5種類ほどある新型バッテリーの開発も、はっきりとした生産開始が発表されていないです。

大雪の高速道路で1000台を超える車が2日ほど雪の中でストップしましたが、電気自動車は、給油や充電する手立てが有りません。

乗用車1台に使用している400Kg前後の使い終わったリチュームバッテリーの処理方法が決まっていません。バッテリーは寿命が短いので10万Kmまでに1~2回のバッテリー交換が必要です。

エンジン車両はどこでガスケツしてもガソリンや軽油を持ち込んで自力で走り出すことができる大きな安心感があるので、後進国ではこの後数十年はエンジン車両を購入しますからヨーロッパが生産中止の後は「エンジン車両は日本製の車両が一番良い」となり、世界戦略として日本のエンジン車両が売れ続けることになると思っていますがいかがでしょうか。
※アメリカの調査で「15年乗り続けて故障しない車のランキング」では上位車種のすべてが日本車になっていました。

後書き
乗用車は徐々に電気自動車になると思いますが、日産やテスラをはじめ、少しずつ電気自動車(EV)が走り出しています。
日本で発明されたリチウムイオン電池は、ソニーが25年前に初めて商品化したころから見ると、今は3倍くらいの性能に改良されて電気自動車にも採用されています。充電する電気はガソリン車に比べとても安いです。ガソリン費にくらべて5分の一くらいの燃料費(電費)だと言われています。

バッテリーには寿命が有りますから、トラックの平均走行寿命50万Km以上に対して、おそらく10回くらいは1千万円するバッテリー交換が必要になると思っています。

リチュウムバッテリーはニッケル水素電池のように、リサイクル技術のめどが付いていないことも大きな問題です。 リチウムバッテリーを作る段階で大量のCO2が発生するので、ハイブリット車の方がエネルギーミックスにおいてはCO2削減になるデータが複数示されています。

2021年01月10日