投稿者「dekkaino」のアーカイブ

急速充電器からの騒音

電気自動車はエンジンを使わないので、音や振動が少ない。静粛性を売りにするため、日産リーフでは初代ZE0と比べて2017年にモデルチェンジしたZE1で吸音材を増設するなど、車内の静粛性を高める工夫が行われている。私も初代ZE0と2代目ZE1に乗った経験から、ZE1は車に乗り込んでドアを閉めた時点で静粛性の違いがわかるほどである。

車内の静けさに慣れてしまうと、今度は急速充電器からの騒音が気になりだしてくる。充電中には急速充電器から低い音と高い音が聞こえる。低い音は空冷ファンの音であり、充電停止後もしばらくは聞こえてくる。高い音は電流が流れている間だけ聞こえてくる音であり、おそらくは電気回路に由来する磁励音だ。磁励音は電気回路が交流電流で振動することで生じる音で、生活の中でわかりやすいのは電車が走行するときに聞こえる。試みに急速充電器で充電中の音響スペクトルをSpectroidで測定した結果が下の図である。16,000Hz付近にピークを持つことがわかる。

急速充電器HFR1-20B4 (20 kW)で充電中の音響特性

CHAdeMO規格では急速充電器の正面1mの位置で65dB以下という騒音の基準があるようだが、高い音なので耳障りだ。利用者としては、充電待ちの間、車内に居たり、離れたところにいたりすれば問題ない。むしろ急速充電器を設置する施設の管理者にとって悩みの種になるかもしれない。電気自動車乗りからすれば急速充電器はありがたい存在だけれど、それ以外の人にはただの騒音源なのだから。新しく急速充電器を設置する施設は、不特定多数の客が通行するような主要な動線からは離れたところに急速充電器を設置するといいだろう。ショッピングモールなどであまり便利な場所に急速充電器があると駐車場のEV充電マスがエンジン車に占有されてしまって充電できないケースもあるのだから、電気自動車乗りは入り口から遠くても不満に思わない。

急速充電器も倒れる暑さ RAPIDASの場合

日産リーフの走行用バッテリーは自然冷却なので急速充電や高速走行を繰り返すと出力制限がかかります。これはリチウムイオン電池が高温に弱いため60℃を超えないように制御が入るためです。猛暑の夏は始動前からバッテリー温度が高く、急速充電を2回もすれば充電電流制限がかかります。

車載バッテリーの温度が高くなくも、急速充電器側が高温の場合に充電できない事象に遭遇しました。JFEテクノス製RAPIDSは充電器内に大容量のリチウムイオン電池を搭載することで、低圧受電設備でも50kWの出力があります。RAPIDASの登場により、道の駅など20kW級の遅い急速充電器ばかりが設置されていたような場所にも50kW級の急速充電器が設置されるケースが増えたように感じています。多くのEVユーザーから感謝されている急速充電器でしょう。

RAPIDASは内蔵電池を使うため、放電しきってしまうと再充電するまで車両への充電電流が半分程度に抑制されてしまいます。残念な感じがしますが、構造上仕方がありません。さらに、急速充電器の温度が高すぎると車両へ充電ができません。真夏にRAPIDASで充電を始めようとしたところ、絶縁チェックに入ったところでエラーが発生しました。Fault Code 305、再起動してくださいというメッセージが出ていたので、充電器に表示があるコールセンターに電話したところ、本体が高温なので温度が十分低下するまで待つ必要があるという回答をいただきました。外気温が40℃近い真夏らしいトラブルです。幸い10分ほど待ってから再度充電を試みたところ、正常に充電が始まりました。電流値も91Aとまずまずの出力でした。

EVに乗って4年近くが経ちますが、急速充電器も暑さで倒れるということを初めて知りました。

プロパイロット2.0と日本の高精度3次元マップデータ ダイナミックマップ基盤

2019年秋に発売される新型日産スカイラインにはプロパイロット2.0が搭載される。日産リーフZE1などに搭載されているプロパイロット1.0は同一車線の自動運転(車速、車間距離の制御、車線中央維持)に限られていた。プロパイロット2.0では遅い車の追い越しやインターチェンジへの侵入といった車線変更を行えるようになった。また、プロパイロット1.0相当の運転はハンドルから手を放しても良いことになった。

プロパイロット1.0から2.0にバージョンアップするため、車両のセンサー類が増えている。前方カメラは単眼カメラから3眼カメラに変更された。3眼カメラは長距離用の望遠カメラから超広角カメラまで、幅広い距離範囲で物体を認識できる。アイサイトで使われてきたステレオカメラが視差から距離を算出するのとはカメラの使い方が異なっている。

カメラの他にも超音波ソナーとミリ波レーダーが装備されているが、超音波ソナーはリーフZE1にも装備されていた。ミリ波レーダーはプロパイロット2.0での追加である。悪天候下や長距離のセンシングにはカメラよりミリ波レーダーが有効である。高速で走行すると単位時間あたりの移動距離が長くなることから、遠くまでセンシングできるという特徴は高速走行への対応にも必要な性能だ。たとえば、新東名は制限速度が120km/hの区間があるものの、リーフのプロパイロット1.0では115 km/hまでしか対応できない。アメリカやドイツのような制限速度が高速な大陸国ではミリ波レーダーの必要性がより高い。

これだけ車両のセンシング能力を上げても、車両単独での自動運転には限界がある。カーブが連続して見通しの悪い区間(東名高速の大井松田IC-足柄SIC間など)で車線変更する場合のように、人間にとっても先読み能力をフル活用しなければならない場面がある。そこで活用されるのが高精度3次元マップデータである。車両側でその時その状況をすべてノーヒントでセンシングするのではなく、あらかじめ道路の構造をデータとして持っておく。車両のカメラに映った画像とマップデータを照合することで、車両の絶対位置を特定する。すると、この先にカーブやアップダウン、トンネルやインターチェンジといった道路構造がどのように存在しているのかがわかる。こうした情報を持ったうえで、車両側で車線変更の可否を判定する。道路の形状は工事などで変わっていくので、ネットワーク経由で最新のマップデータを更新する。プロパイロット2.0では年間2万2千円の日産コネクトに加入することになる

高精度3次元マップデータを構築するのも、更新し続けるのも大変な労力を要する。そこで三菱電機やゼンリン、自動車メーカー10社などが出資するダイナミックマップ基盤(DMP)が日本国内の高精度3次元マップデータを維持する体制を構築している。DMPは2019年3月の時点で開通しているすべての自動車専用上下線道約3万kmのアップデータを構築した。日産のプロパイロット2.0ではこのデータが使用されるが、使用される形はDMPのデータそのままではない。DMPのデータは協調領域呼ばれ、どの会社も利用できる。ここに各社が差別化のためのデータを加えることができる(競争領域)。プロパイロット2.0ではゼンリンが追加データを整備している

DMPは一般道のデータや海外のデータの構築にも着手している災害対策やインフラ管理にも活用されているようで、なかなか興味深い会社だ。

imecとPanasonicが安価な全固体電池を開発

安価な全固体電池が登場、エネルギー密度の限界突破で実用化前倒しへ
imecがA4型5Ah品を開発
日経エレクトロニクス 2019/7/23

TDKのCeraChargeみたいな車載駆動用電源と容量の桁が違うタイプの全固体電池ではなくて、車載に使えそうな大容量のもの。

Nikonが倒れたEUV露光機をASMLが実用化したときに立役者として名前が挙がるIMECの名前が電池分野に現れて驚いた。液体状態で塗布した電解質が固体電解質になるので、界面抵抗の問題を解決しつつ製造コストを抑制するという。それも固体電解質はシリカが基になっているとか。トヨタが進めている硫化物系固体電解質が硫化物の反応性ゆえに嫌がられているものの酸化物系では性能が出ないのでしぶしぶ使われているというのに、その問題も解決するのか?数年後には100mS/cmのイオン電導度を達成するなんて言っているし、とんだゲームチェンジャーの登場か?

期待して記事を読むと、固体電解質の正体はナノポーラスなシリカにLi塩のイオン液体を染み込ませてあるだけだった。急速充電に向いていない(0.5C以上で容量低下)、Liデンドライトが発生する問題があると明記されていた。トヨタ-東工大陣営も固体電解質を使うとデンドライトでショートしないというのが売りだったはずなのに、全固体電池でデンドライトが発生してしまったと新聞に出たのが2年近く前のことだ。そもそもimecはイオン液体使っているから全固体電池じゃないだろうというのは置いておいて、セパレータ要らずでコストダウンという宣伝文句はimecでも聞けそうにない。ナノメッシュ構造の電極を使えばデンドライトを抑制できるそうだが、間隙が50 nmしかないからLi結析出しても結晶が成長しにくいくらいの話ではなかろうか。
高温に強いから冷却機構要らずというのは良い。固体電解質の前駆体溶液を塗布してその場で反応させて製造するというのも、適切な前駆体-固体電解質の条件が決まれば大当たりしそう。性能アップに自信があるようなので、もう見当はついているのかな。

トヨタはCATLと提携しちゃうし、いつになったら全固体電池はできるのだろうか。ちゃんと利益の出せるまともな製造技術ができますように。

2019年6月

6月の走行距離は791 kmでした。

電費は7.7 km/kWhで5月から0.2 km/kWh悪化しました。エアコンの使用量が変動の理由でしょう。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン140 円/Lとして燃費51.4 km/Lと同等です。

急速充電 9回、普通充電は1回、急速充電1回あたりの走行距離は88 kmでした。20 kW急速充電器のある商業施設で日常の買い物をするようにしてみたら、充電回数が増えました。

2019年5月

5月の走行距離は1028 kmでした。

電費は7.9 km/kWhで4月から0.8 km/kWh改善しました。気温が暑くも寒くもなかったのえ、この程度の電費になっているのだと思います。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン145 円/Lとして燃費68.9 km/Lと同等です。走行距離が月あたり1,000 kmくらいになると、ガソリン車との明確な違いを感じられます。

急速充電 10回、普通充電は0回、急速充電1回あたりの走行距離は103 kmでした。

電柱をEV充電の拠点に 東電、普及へコスト半減

電柱をEV充電の拠点に 東電、普及へコスト半減 日経新聞2019/6/11

電柱に隣接させて急速充電器を設置できるような工法をつくったことで、設置コストを下げたというニュース。工事費用が通常300万円程度なのに対して半減できるという。東電は首都圏に100台の急速充電器を設置し、需要に応じて増設する予定。
記事にある写真の急速充電器は20~30 kW級のタイプなので、50kW級やこれから増えるだろう90kW級に対応できるのかが気になるところ。
工法それ自体というよりも、地権者との交渉から工事までを一貫して請負うという新しい商品を作るというのが東電のねらいだろう。電力会社らしく急速充電器向けの電力プランをつくるというのは面白い。

ただ、EV乗りの立場から言うとEVが増えるからといって急速充電器をガソリンスタンド並みにどこにでもあるようにしなければならないかという、そうではない。これから電池容量が大きいEVが増えていくとしたら、より高速な急速充電器の設置と、「ながら充電」をできる場所を増やすことが効果的だと考えている。

より高速な急速充電器の必要性はわかりやすい。単純に考えれば、2倍の電流で充電すれば、1/2の時間で同じ電力量、同じ時間で2倍の電力量を充電できるからだ。急速充電器はどこかへ出かける経路上での充電に使われることから、充電に要する時間が短いことは良いことだ。また、初期のころは電池容量が小さかったので、充電器より電池の性能が限界を決めていた。日産ディーラーでよく見る44kWの充電器で30分充電すると20kWh強が充電できる。初代リーフの電池は安全マージンを含めても24kWhなので、すぐに充電率があがってしまいフルパワーで充電できる時間は15分そこらだった。2代目のリーフでは電池が40kWhになり、44kW充電器のフルパワーでほぼ30分間の充電が可能だ。さらにe+では電池が62kWhになったので、電池よりも急速充電器の方が限界になった。e+と時を同じくして90kW急速充電器の配備が始まったのはこういうわけだ。

急速充電の話をすると充電のために30分待っていなければならないような気持になるが、待っている必要はない。たとえば、食事をしながら、買い物をしながら、映画をみながら、宿泊しながら、というように、何か別のことをしている時間に車を充電しておければ、充電時間が長いとか短いとかいうことを気にする必要はない。いまでも自宅で寝ながら充電しているEVオーナーは多いわけで、そのような人は電池が持つならわざわざ出先で充電することはない。私の実感としても、リーフの電池が40kWhになってから高速道路のSAや道の駅で充電待ちをすることが減ったように思う。40kWhあれば高速道路を走っても250kmくらいは走れる。電池がなくならないのだから出先で充電する必要がないのだろう。マンションに住んでいたり、自宅外に駐車場を借りているような人が普通充電設備を設置しやすくしたり、大型商業施設のような人が集まってきてそれなりの時間を過ごす場所に充電器がたくさん設置されるようになれば、充電の待ち時間というのは主観上なくなる。

電柱を利用して20kW級の中速充電器が安く設置できるようになると、ショッピングモールや映画館は相性がいいと思う。その際には30分の制限をなくしてほしいものだ。特に映画は30分では終わらないので、2~3時間ほったらかしにしておけるような環境がほしい。充電待ちの人が勝手に抜き差しできるように待機場所を確保してくれるだけでもいいのだけれど。

2019/6/30追記
EVSmartブログに東電取材記事が掲載された。道の駅や高速道路のPASA、商業施設などがターゲットだという。なるほど大規模な施設なら駐車場に隣接する位置に道路や駐車場があるのだから、場所の都合がつくわけだ。同じように普通充電器の親機を設置して、近接する数台分の駐車マスで使えるようにしてほしいなあ。

2019年4月

4月の走行距離は269 kmでした。

電費は7.1 km/kWhで3月から0.4 km/kWh悪化しました。長距離の運転をしなかったので、市街地で頻繁な加速と減速を繰り返していたのが理由でしょう。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン142 円/Lとして燃費17.7 km/Lと同等です。ガソリン価格が上昇してきましたが、距離を乗っていないので経済的なメリットが出ていません。

急速充電 3回、普通充電は0回、急速充電1回あたりの走行距離は90 kmでした。

2019年3月

3月の走行距離は750 kmでした。

電費は7.5 km/kWhで2月から0.8 km/kWh改善しました。暖房利用の程度が違いの理由でしょう。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン138 円/Lとして燃費48.1 km/Lと同等です。

急速充電 8回、普通充電は1回、急速充電1回あたりの走行距離は94 kmでした。

企業の研究開発における技術伝承のありかた

想定読者 製造業の研究開発に携わる研究者

日本の製造業がかつて世界を席巻したというのは本当の話だろうか。そうだとしたら、日本の製造業の研究開発のレベルはかつてより低下してしまったのではないか。

民間企業の研究所は競合に打ち勝ち利益を上げられるような優れた新商品、新技術を生み出すための専門家集団だ。専門分野ごとに様々な研究者がいて、広範な領域の高度な技術を統合してひとつの素晴らしい商品を生み出す。研究者たちには日々の実験作業を支える助手がいて、研究者は技術の高度化と課題解決に集中する。助手たちは実験作業の手技レベルを向上させることで職人技ともいうべき繊細な実験を行い、新発見の端緒をひらく。そんな研究所を維持できている企業が、いまどれだけあるだろうか。

平成の30年間に人が減った。助手たちは事務系の一般職と同じように派遣労働者に転換された。わずか数年で職場を去る派遣労働者に技術を教えて、信頼できるまでに育ったころにはさようなら。これで職場から職人技が消えた。いわずもがな研究者も減らされた。論文ほど詳細に手順が記されているわけではない社内報告書を読んだところで失われた技術を復元できるわけではない。人がいないのだから、かつては助手がやっくれていた作業も研究者がやるようになった。グローバルな競争のおかげで商品開発の現場に対する要求が弱くなることはないというのに、研究者が商品開発に集中できる環境は減らされている。

日本の人口が減り続けるのだから、かつてのように人的資源が豊富に手に入ることは今後ない。そうであるならば、効率的に技術が伝承され、知見が共有されるシステムを構築して、現役の研究者たちが浪費している時間と費用を削減するほかない。働き方改革をお題目では済まされない。


これまでの技術伝承や知見の共有が効率的でなかったのは、形式知化されていなかった点が大きい。何かあれば詳しい研究者本人に聞きに行けばいい。報告書は成果を上層部にアピールすために書く。詳細な部分は書いてもアピールにならない。自分の暗黙知を文章に起こす時間があれば、その時間を次の商品開発に使った方が効率的だ。人ひとりが持てる知識や技術の量が有限だったとしても、人がたくさんいれば解決する。このような状況で人減らしを行えば、職場を去った人の数だけ技術が失われるのも当然だ。

先人たちの考え方にも一理あるが、暗黙知を形式知に転換するのに要する労力が馬鹿にならない。伝える相手のレベルがわからなければ、どこまで書きおこせばいいいのかわからない。大学で使うような教科書をつくれというのだろか。そんなことはできない。
ここで私が提案したいのは、かつて自分がいまの職場に来たときを思い出し、新人の自分に対して教えるように書くことだ。そこで暗黙の了解とできることであれば、他者が新人の立場でも同じような事柄をすでに身につけているとみなせるだろう。さらに、自分の次の新人が共有できない前提があったとしも自分はそれを説明できるはずだ。そうやって新しい人が来るたびに情報を追加していけば、たいていの人に伝わる内容になるだろう。

書く内容のレベルが決まったとしても、書くべき内容は膨大にあるように思われる。ここで気持ちを萎えさせずに思い出してほしい。自分ですべて書く必要はないことを。他者の文章を剽窃しろというわけではなく、他者の文章を読んで済むなら引用するなり参照するなりすればいい。学部生が勉強するような内容は教科書を読めばいい。ただ、どの教科書を読めばいいのか、何という名前の概念を理解すればいいのかは書いておこう。学ぶ必要はあるが、迷う必要はない。

忙しい中でまとめた資料が使われずに忘れらていくとしたら、そもそもそんな資料を作るべきでなはない。普段の業務を効率化するチートシートや、自習用の資料のような立ち位置で同僚に利用してもらえるような内容を盛り込んでいこう。

最も重要な点は、利用者に資料を改善させられるようにしておくことだ。利用者が不足していると感じた情報をすぐに追加できるようにしておく。内容に誤りがあれば修正できるようにしておく。ここまでくれば、もはや個人のみならずチーム全体の知恵袋として価値を発揮しはじめる。

これが私の考える「暗黙知を形式知へ転換する」ということ。Wikipediaの社内版というイメージがわかりやすいだろう。