纯电动汽车（EV）充电一次可行驶的距离在最近10年里延长至4倍。电池变得更大，“续航距离短”这一弱点看起来已经解决。但在性能进一步提高的未来，由于迈向“CASE（互联汽车、自动驾驶、共享、电动化）”，耗电量将进一步增加。即使电池的进步难以取得进展，经过日趋打磨和持续创新的马达与电线等也将成为幕后推手，支撑纯电动汽车持续走向进步。

   

日本名古屋大学等试制了搭载氮化镓逆变器的纯电动汽车（名古屋大学提供）

   

      全球独一无二的“新车”的时速达到100公里——这让2014年获得诺贝尔物理学奖的日本名古屋大学的教授天野浩加深自信。

  

      天野教授等试制的纯电动汽车利用氮化镓制造了用于电流控制的逆变器(Inverter)。这是借助获得诺贝尔奖的蓝色发光二极管（LED）的研究而培植出的新一代材料。

 

      逆变器将电池产生的直流电转变为马达等使用的交流电，还能调节电压。氮化镓即使承受高电压也不会丧失半导体的性质。

 

      由于可以使元件的厚度变薄，与以往的硅材料相比，电阻降至10分之1。经过计算，可减少因电流转换而损失的电力的63％。

 

      天野教授表示“如果纯电动汽车搭载的全部逆变器都改用氮化镓，可将续航距离延长15％”。

 

      将来还存在将电阻降至100分之1的可能性。将开发低价制造大型元件的技术，到2020年代后半期以后推向实用化。

 

      诺贝尔奖学者积极展开行动，是因为脱碳化的举措变得刻不容缓，不能仅仅依赖蓄电池的发展。

 

      三菱汽车2009年推出的世界首款量产型纯电动汽车“i-MiEV”充电一次可行驶的续航距离仅为160公里。而如今，高档车特斯拉Model S的续航可超过600公里。日产汽车的LEAF（中国名：聆风）也能行驶450公里。

 

      不过，日本经济产业省在2月公布的报告中呼吁称“要获得满足商用的600公里以上的续航距离，有必要实现70％以上的节能化”。

  

      从不远的未来将登场的纯电动汽车来看，控制自动驾驶的人工智能（AI）用芯片将消耗接近马达一半的3千瓦电力，同时，确认周围安全的摄像头和雷达也会消耗电力。

 

      在日本以外国家有分析指出，耗电量的增加将仅相当于市区续航距离减少10～15％的程度。但不管怎样，耗电量都将增加。

    

      

      纯电动汽车电池的进步容易引来关注，但通过在系统方面下功夫来提升性能的挑战也已经开始。

 

      19世纪诞生的马达也将迎来变身。对于将通过电磁铁和永久磁铁结合起来获得旋转力的原理，京都大学的特聘教授中村武恒开发了使电阻为零的超导技术。这将能减少并未转化为旋转力、而是变成热并白白浪费的电力。这也是高速行驶的磁悬浮列车的原理。

   

京都大学开发了超导马达（该大学提供）

         

      中村教授等和日本研发企业IMRA JAPAN合作，利用铋和铜等的氧化物试制了输出功率达到50千瓦的马达。中村教授表示“即使考虑通过氦等冷却超导磁铁的冷冻机的耗电量，在一定条件下，理论上的续航距离也将延长约5％”。

 

 

      如果将输出功率改进至150千瓦将可用于中型车，如果进一步大型化，则能用于巴士和卡车。

 

      成为纯电动汽车的血管和神经网络的“线束”也将彻底改变。

 

      日本相关领域的大型企业住友电气工业将铜电线的6成改为铝，每台重量减轻42％。2009年推出铝制车载电线，2015年发售了可在振动剧烈的发动机的周围使用的型号。该公司还向铝中掺入多种金属，提高了强度。

 

      纯电动汽车的电压达到汽油车10倍以上的400～800伏。电流将增加，电线变得更粗，如果仍使用铜线，将变得太重。如果通过铝来抑制重量，续航距离将随之延长。

   

住友电气工业将车载电线改为重量轻的铝制（该公司提供）

     

      日本东海大学的教授木村英树表示，将减速时的力用于发电的“再生制动系统”也“受踩下刹车时的强度、时机和时间的长度影响，能回收的电力将改变”。如果实现最佳使用方法的技术出现，有助于确保电力。

         

      再生制动系统于1990年代面向混合动力车问世。目前在市区频繁减速之际，如果充分利用，可将行驶距离延长2～3成。

 

      不依赖油压制动器、可单独使用的最低速度降至时速约10公里至3～5公里，用于发电的转数则从1分钟约6千次提高至1万7千次。

  

      伴随纯电动汽车性能提升的电池革新和耗电量增加看起来像是“猫捉老鼠的游戏”和“拔河”。

 

      但是，与电池一起工作的搭档也在与电池相互磨砺。只要有它们的彼此竞争，纯电动汽车的进步就不会停下脚步。

  

      日本经济新闻（中文版：日经中文网）草盐拓郎

  

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