電気自動車の充電は急速に進化している分野であり、現時点では主に3つの充電タイプがあります。
レベル1、つまり低速充電では、基本的に自動車を家庭用電源に差し込むことになりますが、当然ながら、電気自動車 (EV) を完全に充電するには何時間もかかります。レベル2充電では、ほとんどの家庭では通常利用できない電力レベルの240 V AC電流を使用します。最後に、レベル3充電 (DC急速充電とも呼ばれます) では、最大500 VのDCを使用します。レベル3充電では100 kW以上の電力を供給でき、EVを約5倍の速さで充電できます。
電気自動車（EV）充電基準
米国におけるEV充電の定義規格はSAE J1772です。技術の進歩に伴い、規格も進化し続けていますが、レベル1とレベル2のAC充電のパラメータは統合されています。レベル1では、120 V、16アンペア以下で最大1.92 kW、レベル2では、240ボルト、80アンペア以下で最大19.2 kWです。米国で販売されるすべてのEVはこの規格に対応しており、SAE J1772 EV充電器が電力を供給するプラグを差し込めるポートが装備されています。下の写真のポートは、米国で販売されているほぼすべてのEVに標準装備されており、レベル1またはレベル2のすべての充電システムに対応します。
図1: 充電器のSAE J1712プラグと、ポート プロテクターが開いた状態のEVのJ1712ポート。
このポートは電力を供給するだけでなく、車両と充電器の間で絶えず行き来する複雑な情報のバーストにも対応し、バッテリーが過充電されたり誤って充電されたりしないようにします。この規格自体は、車両と充電器間の「ハンドシェイク」の性質を定義します。運転手は、事実上、地下鉄の電車を動かすのに十分な電力を扱っており、訓練を受けた技術者ではないため、この規格では、安全性を確保するために多層の組み込み保護を規定しています。
ワイヤレス電気自動車充電システム
誘導充電はレベル2充電の一種で、電磁接続を介して充電器からEVに電力を転送し、充電器からEVに何かを接続する必要を完全に排除します。このプロセスは、一次コイルが物理的に接触していない二次コイルに電力を供給する電気変圧器と同様の方法で機能します。一次コイルは電源を使用して磁場を作成し、二次コイルに電気を誘導します。EV誘導充電器の場合、一次コイルは充電器内にあり、二次コイルはEV内にあり、充電中のバッテリーに誘導電気を伝えます。
もちろん、この方法ではプラグ、ケーブル、ポートの煩わしさが解消されます。ただし、コイルの位置合わせが重要であるため、EVを充電器に対して正確に配置する必要があります。この方法では、一定時間内に転送できる電力量が限られているため、当面は誘導充電器が家庭用市場のみで販売されると予想されます。
レベル2 EV充電器
しかし、誘導充電を（今のところ）考慮から除外したとしても、50kW/hは完全に充電されたEVバッテリーの容量としては珍しくないことを考えると、レベル2充電器が満足のいくソリューションとは見なされないのも不思議ではありません。レベル2充電器が供給できる最大エネルギーは20 kW未満で、充電時間は2½ 時間かかります。計算してみると、忙しい旅行者にとって魅力的な見通しとは言えません。レベル3充電器は次のフロンティアであり、レベル1およびレベル2充電器の標準はほぼ安定していますが、レベル3標準については依然としてかなり議論が続いています。
レベル3 EV充電器
現在、レベル3充電器には3つの競合する規格があります。SAE J1772には、レベル3充電の標準であるSAE J1772 Combined Combo System DC Fast Charge (CCS DC Fast Charge) が追加されました。欧米のEVメーカーのほとんどが採用に同意した。日本のEVメーカーが推進するCHAdeMO規格もある。CHAdeMOは世界中で最も広く採用されている規格です。現在米国で急増しているレベル3充電ステーションのほとんどが、CCSまたはCHAdeMO規格に準拠した車両に対応できることは注目に値します。3番目の規格は、テスラのみが使用するテスラ スーパーチャージャーですが、テスラ モデルSの所有者はアドオンを購入してCHAdeMO規格も使用できるようになります。
現状、規格ではCHAdeMO充電器の最大電力は62.5kWまでと規定されています。CCSも同様の容量で、約90 kWにアップグレードされる予定ですが、ここでの制限はせいぜい曖昧であり、現時点では、規制当局よりもメーカー次第であるように思われます。テスラ スーパーチャージャーの標準は120 kWと書かれています。しかし、進化し競合する標準のゲームではよくあることですが、これらの評価には多くの「仕様のこだわり」が関係していることが予想され、いずれにしても、これら3つすべてが変更される可能性があると想定する必要があります。
公共のEV充電ステーションはどのように機能するのでしょうか?
EVドライバーは、充電時間と稼働時間 (kW/h) 以外に、自分の車両に適した充電ステーションを見つける上でもう1つの重要な要素である地理を考慮する必要があるかもしれません。驚くべきことに、米国ではドライバーの物理的な位置によって、どのタイプの充電ステーションが最もアクセスしやすいかが決まります。CCSおよびCHAdeMO施設は、東海岸と西海岸で最も一般的です。テスラのステーションは、総数では少ないものの、全国の州間高速道路に広く分散しており、どちらの海岸にも集中していません。テスラのEVは他のほとんどのEVよりも大きなバッテリーを搭載しているため、テスラのスーパーチャージャーステーションが利用できる長距離旅行に適しています。
図3: CCSプラグとポート。
興味深いことに、シボレー ボルトにはレベル3充電機能が搭載されていません。これはおそらく、必要に応じてバッテリーを充電するためだけのガソリンエンジンが車両に内蔵されているためでしょう。レベル2の充電は完全にサポートされていますが、ほとんどのVolt所有者は、車両の小型の18.4 kW/hバッテリーを自宅で充電することを好みます。
ChargePoint社はレベル3充電器の大手サプライヤーであり、全国に大規模な公共充電ステーションのネットワークを維持しています。同社の市販のCPE200 50 kWレベル3充電器は、CCSとCHAdeMOの両方のレセプタクルを備えたEVに対応できる装備を備えています。どちらの標準も、他方を支配するような態勢にはないだろうと、おそらく間違いないでしょう。実際、それらは十分に類似しているため、収束する可能性があると期待するのは合理的であると多くの人が主張しています。業界がレベル4の準備を整えたときに、再び戦いが始まることを疑う人がいるでしょうか?