純EVに必要なのは「心の余裕」ってマジか…急速充電器がスペック通りに充電できない必然的な事情

　先日、スバル「ソルテラ」／トヨタ「bZ4X」に試乗した際、試乗の途中で、30kW急速充電器で30分間の充電をしました。計算では、30kW×0.5h=15kWは蓄えられるはずですが、回復したのは13.3kWh（距離に直すと約93km程度（電費は7.0km/kWhで算出））でした。

　このように、高速道路のPAやSA、ショッピングセンターなどに設置されている、電気自動車（以下、BEV）用の急速充電器では、通常、充電器のスペック（出力）通りに充電できません。なぜ充電器のスペック通りに充電されないのでしょうか。

文：Mr.ソラン、吉川賢一
アイキャッチ写真：写真AC_ Moca0413
写真：写真AC、イラスト：著者作成

普通充電の10倍以上供給可能な急速充電

　BEVの充電には、普通充電と急速充電の2種類の充電パターンがあり、現在日本で市販されているほとんどのBEVには、普通充電用とチャデモ規格に準じた急速充電用の2つの充電口が装備されています。

　普通充電とは、交流の100Vおよび200Vで充電する方法。一般家庭や設置される充電器はこの普通充電です。一方の急速充電は、直流300V～400Vの高出力充電器を使って充電する方法で、冒頭でふれた、高速道路のPAやSA、ショッピングセンター、ディーラーなどに設置されている充電器が、この急速充電です。

　200V普通充電の公称出力（充電電力）は3.0kWなので、充電電流として15A（3000W/200V）が流れます。急速充電の出力は、20/30/40/50/90kWの仕様がありますが、充電電流100A以上を流す50kW仕様が一般的。以上のことから、200V普通充電器（出力3.0kW）ならば1時間で3.0kwh、急速充電器（出力50kW）ならば1時間で50kWhの電力を充電する能力がある、ということになります（ただし、国内の急速充電器のほとんどは、1回30分と決められており、満充電でなくても30分で充電が停止するように設定されているため、50kWhの急速充電器での1回の充電可能な電力は25kWhとなります）。

　となると、例えば日産リーフのバッテリー（容量40kWh）を充電する場合、200V普通充電では12.5時間（40/3.0）、50kW出力の急速充電器では48分（40/50）かかることになります。ただ、これは最初から最後までスペック通りの公称電圧、電流で充電する場合の理論的な値であり、実際には、バッテリーを保護するために、後述する充電制御が組み込まれているので、もっと時間がかかります。

過充電リスクを抑えるための充電制御

　リチウムイオン電池は、充電方法を誤る、特に過充電になると、発火や爆発などの事故を起こす恐れがあります。充電電流が小さい普通充電は、充電に時間はかかりますが過充電のリスクは小さく、バッテリーの劣化も抑えられますが、大電流が流れる急速充電は、過充電で発熱反応が起こり、この発熱がセルからセルへと連鎖的に伝わり、最悪のケースでは熱暴走して発火に至ります。バッテリー温度が高まると、そのリスクはさらに上昇します。

　そのため、急速充電ではクルマ側にバッテリーを管理するBMS（バッテリー・マネージメントシステム）が装備されています。BMSは、バッテリー各セルの電流と電圧、温度をモニターして、充電率や充放電許容電力を推定して充放電制御を管理します。車両側のBMSから、通信によって充電器側に適切な充放電パターンを指示するのです。

バッテリー保護や充電効率の観点から80％が望ましい

　急速充電の制御は、メーカーやBEVの仕様などによって異なりますが、バッテリーの充電率がおおよそ70％～80％を超えた時点で、充電電流を急減させるのが一般的です。充電電流が低下すると、普通充電と同じようにゆっくりとした充電に切り替わります。

　基本的な充電制御は、以下のような定電流制御と定電圧制御を組み合わせます。
・充電開始時は、主にバッテリー残存容量とバッテリー温度で決まる充電電圧と充電電流でスタートし、一定電流で徐々に充電電圧を上げていきます（定電流制御）
・バッテリー容量が70％～80％あたりまで上昇したら、バッテリー保護のため充電電圧を一定して充電電流を急減させます（電圧一定）

　この定電流・定電圧制御によって、急速充電では充電率が70％～80％を超えると、充電が進まなくなるのです。この特性を考慮して、メーカーが提示する急速充電時間は、通常80％充電までの時間であり、バッテリー保護と充電効率のために、フル充電するのでなく80％充電を推奨しています。

　急速充電でも、BMSでバッテリーの上限充電率のクリップが設定されていない場合は、80％を超えても引き続き時間をかけて充電を続ければ、100％近くまで充電することは可能です。

リチウムイオンバッテリーの充電制御の一例。充電スタート時は定電流制御、充電率が70％～80％あたりでバッテリー保護のために定電圧制御に切り替えて、充電電流を急減させる。（イラスト：著者作成）

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　以上のようにバッテリー保護の観点から、バッテリーの充電容量が70％～80％以上になると、充電スペックとの乖離が大きくなり、期待通り充電できなくなります。また高い充電率でなくても、暑い日などバッテリー温度が高くなるような条件では、バッテリー保護のために充電電流を下げるため、充電は抑えられます。

　スペックあるいは公称値とは、ある決められた条件で計測した値であり、通常はその実力を最大限発揮できる環境での値を示します。実際の使用条件ではそれと同等の実力を発揮するのは困難であり、しかたのないことといえます。

　BEVは電池容量を30％～70％で充電を繰り返すことが、バッテリーの劣化抑制や保護につながります。BEVでのカーライフでは、一気に満タンにして先を急ごうとするのではなく、乗員もクルマもこまめに休憩する「心の余裕」が求められるのです。

Comments

ＳＡの飲食店の一番近くにある充電器
ＢＥＶでもＰＨＶでも無いクルマが停まってる
駐車場が一杯で他に停める所が無かったんだろう？

リーフがやってきて隣のスペースに無理やり停めて
（充電ケーブルが届くように）駐車ラインは割って　充電しようとしてると
＊問題のクルマ：ノア　に近づけすぎて助手席ドアが開かない
運転手が帰って来て　バツが悪そうに・・謝りもしない
何度か切り返して出て行った

外国だったら撃ちあいかも知れない　と思った

どうして一番いい所に充電器を持ってくるの？
充電ステーションは駐車場の端で充電待ちも想定しないと
お互い迷惑だと思う
急速充電が完了しても戻ってこない：移動しないＢＥＶ運転手

ＧＳのように充電完了　前進で退場　するような配置が必要だと思う
充電待ち車両が前進してステーションへ
充電完了したら１０分で５００円の駐車料金を徴収　がいいかな？

つまり急速充電はバッテリーにダメージを与える危険があるからなるべくやるな、か