気候変動が私たちのライフスタイルの持続可能な継続に対する真の脅威であるという認識により、化石燃料ベースの輸送手段に代わる手段が急増しました。2000年代初頭から、電気ガスハイブリッド車や完全電気自動車（EV）の出現が劇的に加速しました。
バッテリー技術 と 機械学習 の進歩により、電気自動車に対する新たな期待が生まれ、ほとんどの従来の自動車メーカーが電気自動車のラインを市場に投入しています。持続可能性の目標に加え、排出基準の強化、EV技術の価格低下、バッテリーのエネルギー密度の向上、充電インフラのより広範な普及により、EV車は交通の未来となっています。
電気自動車の充電と安全基準の必要性
従来の企業や新規参入企業が電気自動車に対してさまざまな技術的アプローチを採用しているため、EV技術の信頼性を確保するための標準を確立することが重要です。自動車の電子機器や充電インフラに故障が発生すると、乗員やその他関係者、救助隊に致命的な結果をもたらす可能性があります。安心と事故回避のためには、バッテリー、制御装置、プラグコネクタ、スイッチ、配線の安全な操作と信頼性を確保する必要があります。さまざまなEVコンポーネント技術のベンチマークを確立し、プロバイダーに認証プロセスを提供する規制の枠組みにより、消費者の信頼、安全性、サプライヤーのコンプライアンスが向上します。グローバル標準と認証を確立することの主な利点は次のとおりです。
- 人員、製品、充電インフラの安全性
- 共通のインフラストラクチャを活用できる相互運用性
- EV技術の大量生産と普及を確保するためのコスト削減
- EV革命を支える新技術の導入増加
いくつかの規格は、国際電気標準会議 (IEC) と国際標準化機構 (ISO) によって世界レベルで発行され、超国家バージョンと国内バージョンに変換されます。この記事の以降のセクションでは、標準と、これらの標準が最も適用される領域について説明します。
主要な国際電気自動車の安全性と充電規格の概要
現在、単一のグローバルEV規格は存在しません。日本、欧州、北米、中国などの主要なEV生産拠点の多くは、さまざまな分野で異なるアイデアを推進しています。規制認証は通常、技術革新に伴って行われますが、EV市場へのアクセスにおける重要な通過儀礼として機能します。規制基準は、安全性と環境コンプライアンスに関する基本的なガイドラインを規定することにより、テクノロジーの進化に影響を与えます。EV車両技術に関しては、規制と標準設定の取り組みの大部分は4つの主要領域で構成されています。
- 安全とセキュリティ
- 充電コネクタ
- 充電トポロジー
- EV充電関連通信
図1: 主要なEV規格の概要
電気自動車の安全性とセキュリティ基準
EVには厳格な安全性テストが必要です。従来の自動車に求められる安全基準はEVにも適用されます。安全規格は、情報管理、プライバシー、設置、乗員の傷害防止、感電に対する絶縁などに関する広範囲にわたる具体的な詳細をカバーしています。EVの安全性の問題は、国際規格ISO 6469で大部分がカバーされています。この規格は3つの部分で構成されています。
- 車載電気エネルギー貯蔵装置、すなわちバッテリー
- 機能安全とは故障に対する保護を意味する
- 電気的危険からの人体保護
以下の表は、ISO 6469以外の安全性とセキュリティの標準を示しています。
| 標準名 | 説明 |
| ISO/IEC 27000 | プライバシー、機密性、IT/技術/サイバーセキュリティの問題を含む情報セキュリティ管理に関するベストプラクティスの推奨事項を提供します。 |
| IEC 60364-7-722 | 低電圧電気設備 - パート7-722: 特別な設備または場所の要件 - 電気自動車用電源 |
| 国際標準化機構(ISO) | 衝突時に車両の乗員を傷つける可能性のあるバッテリーシステム内の潜在的に有害な要因や材料から乗員を保護するために、乗員とバッテリーシステムの間に適切な障壁を確保します。 |
| 17409認証 | EVと外部電気回路の導電接続に関する安全要件 |
| IEC61140規格 | 感電に対する保護。設置と設備に関する共通事項 |
| IEC62040規格 | 無停電電源システム（UPS） |
| IEC60529規格 | 筐体によって提供される保護の程度（IPコード） |
電気自動車充電コネクタ
の EV充電コネクタまたはプラグタイプの標準 地域やモデルによって異なります。ユニバーサルプラグ技術についてはコンセンサスが得られていないものの、北米とヨーロッパでは、コンバインド充電システム（CCS）をサポートする世界的な自動車メーカーが多数存在します。日本の自動車メーカーはCHAdeMO（チャデモ）を採用しており、世界最大の電気自動車市場である中国はGB/Tを採用しています。すべての規格は、動作要件、車両インレットと嵌合コネクタの機能要件と寸法要件を含む、共通の電気自動車導電性充電システム アーキテクチャを定義することを目的としています。
北米では、 J1772 (IEC 62196タイプ1) は、Jプラグとも呼ばれ、電気自動車の電気コネクタの規格です。SAE Internationalによって管理され、正式名称は「SAE Surface Vehicle Recommended Practice J1772、SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler」で、電気自動車の導電性充電システムとカプラの一般的な物理的、電気的、通信プロトコル、およびパフォーマンス要件をカバーしています。
図2: EVコネクタの種類
充電ステーションとEV通信
現在、充電ステーション（自宅や公共施設）はごくわずかです。 スマートグリッド対応さらに、V2G（車両から送電網への接続）に対応した車はさらに少なくなっています。しかし、EVの普及が進むにつれて、充電インフラの共通規格や、充電ステーション、配電網、EV自体の相互運用性に対するニーズが高まると考えられます。相互運用性は、充電インフラストラクチャのベンダーロックインを回避するだけでなく、多様な充電インフラストラクチャや計測装置とEVをコスト効率よく接続できるようにするためにも重要です。
ISO15118は、電気自動車と充電ステーション間の双方向デジタル通信の国際規格であり、電気自動車の双方向充電/放電用のV2G通信インターフェースを定義します。ISO15118は「プラグ アンド チャージ」機能を実現する重要な要素であり、EVドライバーが充電器のプラグを車に挿入して充電し、準備ができたら走行することを可能にします。このプロセスは、車両内のデジタル証明書によって有効になり、充電ポイント管理システム (CPMS) との通信が可能になります。これにより、自動認証と課金を含むシームレスなエンドツーエンドの課金プロセスが可能になり、RFIDカードやアプリの使用やPINの記憶が不要になります。
EV通信に関する一般的な標準のリストは次のとおりです。
| 標準名 | 説明 |
| 国際標準化機構(ISO) 15118 | 電気自動車の双方向充放電用通信インターフェース |
| 国際標準化機構(ISO) | プラグイン車両とオフボードDC充電器間の通信 |
| IEC 61851-24 | 電気自動車導電性充電システム - パート24: DC充電を制御するためのDC EV充電ステーションと電気自動車間のデジタル通信 |
| J2931 | 電気自動車供給Equipment (EVSE) とユーティリティ、ESI、高度計測インフラストラクチャ (AMI)、および/またはホームエリアネットワーク (HAN) 間のデジタル通信のセキュリティ要件 |
| IEC61850規格 | 電力設備自動化のための通信ネットワークとシステム - 全部品 |
電気自動車の充電基準
IEC 61851規格は、電気自動車の導電性充電システムに関するものです。この規格では4つの充電モードが規定されています。最初の3つのモードでは、EVオンボード充電器にAC電流が供給されますが、モード4では、オンボード充電器をバイパスしてDC電流がバッテリーに直接供給されます。モード3では、公共の安全を目的として、いくつかの制御および保護機能を採用しています。
図3: EV充電トポロジー
| EV充電 | 説明 |
| モード1 | 一般的な家庭用壁コンセント（単相または三相、最大電流16A）でAC充電します。このモードでは、エネルギー源/グリッド と車両の間に通信はありません。漏電遮断器（GFI）/残留電流検出器（RCD）はインフラ側に設置する必要があります。 |
| モード2 | モード1と同様ですが、電流が高く、制御および保護装置がケーブル内制御および保護装置 (IC-CPD) に統合されています。IC-CPDは絶縁障害が発生した場合に電気的な危険から保護します。 |
| モード3 | ACによる充電は、据置型充電器 (またはウォールボックス) に接続された専用の充電コンセントを通じて行われます。充電は充電ユニットと車両間の通信によって制御されます。 |
| モード4 | 高電力で充電する場合はDC充電が便利です。IECモード4には、固定充電ケーブルと専用のDC充電プラグを備えた専用のウォールボックスがあります。 |
電気自動車の規格と規制の将来
世界が気候変動と環境の持続可能性に取り組むにつれて、電気自動車の普及は進むだろう。コスト削減、技術の進歩、サプライヤーの多様化により、EV技術の劇的な革新が推進されています。世界的な電気自動車規格により、EV技術の導入がさらに加速し、EVの安全性コンプライアンスが向上します。従来の自動車と同様に、安全性と信頼性は、世界中で使用されているさまざまな規格の重要な推進力です。車両と充電インフラストラクチャの安全性とセキュリティ、コネクタ、充電トポロジ、EV通信は、今日の標準でカバーされている主な領域です。さまざまな規格が普及しているにもかかわらず、世界中でEV規格の調和のとれた導入を推進するためには、さまざまな地域に重要な基盤が必要です。
参考文献
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