電気自動車の充電時間短縮へのアイデア 電気自動車って充電時間が長いですよね。 これさえクリアできれば電気自動車の普及は爆発的に伸びるでしょうね。 さて、この充電時間を短縮する方

Question

法としてこんなのどうでしょうか？

車のバッテリーを幾つかに分割し、そのセル毎に同時に充電する。
分割数を10にしたら充電時間は1/10にならないのかな？

Answer 1

「ihy2236さん」の回答が正解なのですが、一部間違った回答も見受けられますので、整理してみます。

まず実際の車のバッテリーは複数セルにすでに分かれています。例えば24kWhのバッテリーを持つ日産リーフは48セル、85kWhのテスラのモデルSは7104セルあります。すなわち、今の電気自動車は全て、複数のセルを並列・直列に接続してバッテリーパックを作っていると言えます。

さてそれでは実際にバッテリーの構成によってより高速に充電できるかどうか計算してみます。簡単にするために、セル1つの電圧を3V、容量は2000mAh、急速充電できる最大の電流を3C、すなわち、2000mA x 3 = 6000mA = 6A、と仮定します。架空のバッテリーパックAは、セルを10個全部並列につなぎます。バッテリーパックBは逆に、セルを10個全部直列につなぎましょう。すると、、

バッテリーパックA：充電電圧は3V、電流は並列ですから6A x 10 = 60Aです。急速充電時の充電電力は3 x 60 = 180W、30分間の急速充電で充電できる電気の量は180 x 0.5 = 90Whとなります。

バッテリーパックB：充電電圧は3 x 10 = 30V、電流は直列ですから6Aです。急速充電時の充電電力は30 x 6 = 180W、30分間の急速充電で充電できる電気の量は180 x 0.5 = 90Whとなります。

あれ？同じですね。
そうなんです。急速充電においては、「同じセル」なら、直列に接続しようが並列に接続しようが、30分間で充電できる電力量は変わらず、それより高速に充電はできません。この3C = 6Aを超える電流でセルを充電すると、電池の寿命が急速に低下するか、規定をはるかに超える電流を流すと、セルが爆発してしまいます。

以前ポルシェ社が800V充電（現在の電気自動車は多くが400V程度のバッテリーパックを持っています）により、充電時間を短縮できる、と語っていました。
With Porsche Turbo Charging, loading with 800V at DC charging stations is considerably faster than usual – 80% of the maximum charge level in less than 15 minutes.
http://www.porsche.com/microsite/mission-e/international.aspx#/charging

これは、残念ながら現存する電池では実現ができません。このポルシェ社の発表は、「そのうちできるようになったら発売する」予定なのかどうか分かりませんが、技術的にはちょっと先走った発表であると考えられています。

それではどうやっても急速充電の速度は上げられないのでしょうか？実は2つの手法があります。
1. バッテリーパックの容量を増やす。つまりセルを大きくするか、セル数を増やす=重くなって場所を取る
2. 電池の中身、ケミストリーと言いますが、を変更し、急速充電に対応できるようなものを開発する

1.はすでにテスラが実現している方法です。例えば日産リーフ24kWhでは50kW30分で80%充電した場合、104km前後。テスラモデルSでは120kW30分で220km前後走れるのです。
http://blog.evsmart.net/quick-charger/evqc-manufacturers/
2.は東芝SCiBという電池がすでに実現しているのですが、この電池は非常に密度が低く、例えば400km走行できるようにすると、軽自動車サイズの場合一人乗りくらいになってしまいます。

質問者からのお礼コメント

なるほど。　
電気自動車の充電時間の長さはそう簡単には解消できそうにないですね。
ありがとうございました

Answer 2

常に満タンのバッテリーを常備したスタンドを作り、バッテリー自体を載せ換えていくというのはどうでしょうか？
各メーカー共用の物が普及し、EV自体が増えないと無理なのでしょうが…

Answer 3

充電時間の短縮では限界があると思うので、バッテリー交換の方で進めた方が良いかもしれません。

Answer 4

なりませんね、１個のバッテリーに流せる電流が決まっているなら並列でも直列でも１個のバッテリーの充電電流は変わりません。
仮に充電電流を３A、充電電圧を１０V、充電時間を１時間となるバッテリーā、ｂが有ったとします。
ā、ｂを並列につなげば充電には３A×２＝６Aになりますが充電時間はどちらも１時間で、充電電圧は１０ですから６A×１０V×１時間＝６０Wｈです。
ā、ｂを直列につなげればāに流れる電流はｂにも流れますから電流は３Aを１時間流せばā、ｂともに充電できますが、電圧は２倍の１０V×２＝２０Vにしなければなりませんから、３A×２０V×１時間＝６０Whです。
並列でも直列でも時間も電力も変わりません。

Answer 5

それはバッテリー4分割して50ｋｗ充電器を
４つ使うということですが
200ｋｗ充電器なら4倍速で充電できますよ

ただ200ｋｗ充電器だとケーブルが太く重くなるから
質問者さんのいうように細く軽いケーブル4つ使う手
もありえます

しかし、
「じゃあなんで4倍速の200ｋｗ充電器じゃなく
非力で遅い50ｋｗにしたんだよ！」
というのは当然のツッコミです

実は 電力会社のワガママなんですよね（ｗ

電力会社にとって
電気を流し込んだりとまったり 不安定な電源とか
電気を大量に食ったり 全然食わなかったり
不安定なお客さんというのは
大嫌いな相手なのです

例えば 50ｋｗじゃなく5000ｋｗ充電器なら
100倍速で充電できるかもだけど
※実際には5000ｋｗはかなり無茶

充電始めたとたん、その系統の６ｋｖ送電線は
電圧がドスンと落ちて
「電球が暗くなった」だの「工場モーターが止まった」
だの苦情電話が電力会社に来るかもしれないし

そうならないように、その送電系統を強化するには
金がかかるので

200ｋｗ充電器は 50ｋｗ充電器の4倍も
基本電気料金を請求される仕組みだから
自治体や イオンの充電ステーションは
非力だけど基本料金が安い50ｋｗ充電器なんです

でもＪＦＥエンジニアリングが中々画期的な
アイデアを出して

１）充電器に ダム電池Ａを取り付ける
２）電力会社とは50ｋｗで契約して
50ｋｗでじわーっとダム電池Ａに
予備充電しておく
３）要充電のＥＶが入店しました
ダム電池から一気にドバっと放電して
200ｋｗ充電器で4倍速充電

まあ、2台連続で来ると、再装填が間に合わないから
充電速度が遅くなるけど これなら「たまに来るＥＶ」
を4倍速で充電して 基本電気料金は安い50ｋｗですむ

Answer 6

単純に電圧を二倍にして充電時間を半分にします
家庭用１００ｖと２００ｖの違いです
アメリカのように
２００ｖ１２０Aが一般的なら
相当早くできます
テスラはそれが良く分かる
日本じゃ充電時間が掛かりすぎ

Answer 7

低価格の深夜電力の新規契約が打ち切られたそうなのでもう電気自動車は終わりですね。電気自動車は深夜に発電を止められない原発ありきですからね。

Answer 8

実際、そうしてるのではないかと思いますが。

結局、いかに大容量バッテリやセル分割し効率化、新素材吸電機器になったとしても、50mプールに水道の家庭用ホースで水を入れているようなものです。消防ポンプ車３台でドッといれる手法が必要。
また、急激に電気を吸い取る吸収装置があったとしても、水道の家庭用ホースだと同じ時間がかかるので、結局時間が掛かります。

ドッと入れるには、電圧なり電流なりを大きくして「装置」がどうしても必要です。

Answer 9

＞電気自動車の充電時間短縮へのアイデア