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

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

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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。

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