電気自動車

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    電気自動車

    電気自動車
    電気自動車(でんきじどうしゃ)とは、電動機(モーター)を動力発生源として推進する自動車(軌道不要の車両)。
    同様に使われる言葉にEV (electric vehicle) があるが、厳密には電車など自動車以外の交通機関を含む。
    走行中に外部からのエネルギー供給を受けない電気自動車については「電池自動車」を。
    内燃機関とモーターを並列的に用いる自動車については「ハイブリッドカー」を参照。
    内燃機関とモーターを直列的に用いる自動車については「ガスタービンエレクトリック車」「ディーゼルエレクトリック車」を。
    走行時にモーターに電力を供給する装置が自動車に搭載されている電池自動車と、搭載されてないものに分かれる。
    電池自動車は、外部の発電装置から電力を供給し、それを二次電池(蓄電池)に蓄えて走行時にモーターに供給する二次電池車が一般的である。
    内部に発電装置を搭載する例としては、太陽電池を搭載するソーラーカー、燃料電池を搭載する燃料電池車がある。
    走行時に外部からモーターに電力を供給する自動車には、架線を用いるトロリーバスなどの架線式電気自動車、その架線を地中化するために開発された非接触(インダクティブ)充電式ハイブリッドカーがある。
    ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を動力源とする自動車とは異なり、電気自動車は必ずしも変速機が必要ではない。
    また原動機の始動に外部からの動力(補助動力装置)も必要としない。
    ゆえに電池式電気自動車は構造が比較的単純であり、自動車の黎明期から今日に至るまで遊園地の遊具、フォークリフト、ゴルフカートに多く使用されてきた。
    しかし、二次電池は出力や稼動時間あたりの重量が大きく、コストも高く、寿命も短かった。
    また、急速な充電を避ける必要もあり、長い充電時間も短所として捉えられる。
    そのため長い歴史を通じて交通機関の主流にはなりえなかった。
    近年、鉛蓄電池よりも軽量で、かつ、大電力を蓄電できるリチウムイオン電池の発展があり、電気自動車が注目されるようになってきた。
    国レベルでは、地球温暖化問題に関する京都議定書のCO2排出削減目標を達成するため、あるいは、安全保障上、産出国が局在する化石燃料への依存を減らすために電気自動車の実用化に力を入れるようになった。
    消費者側では、2008年(平成20年)の夏にかけて原油価格急騰し、ガソリン価格も上昇したため燃費の良い自動車への需要が高まり、電気自動車への関心が高まっている。
    ただし、大型車を電気自動車にするには、走行に支障が出るほどの大量のバッテリーを搭載しなくてはならず、また、あまりにも高価になってしまうなど、現在の技術では全ての車種を電気自動車に移行出来ない。
    そのため、軽自動車クラスで電池自動車、普通乗用車はプラグインハイブリッドカー、トラック・バスなど、大型車の電動化は走行中に集電するハイブリッドトロリーバスなど架線式電気自動車が注目されている。


    種類と長所・短所

    種類と長所・短所
    主に乗用車用
    電池式電気自動車
    蓄電池に充電して電動機を駆動するタイプ。
    古くからあり、改良されてきた。
    リチウム電池の性能・コストは、現在の2 ~ 3倍程度の改善を目指して開発が進行しており、部品点数も少なくすむため、将来的には普通乗用車でもプラグインハイブリッドカーより安価になるかもしれない。
    ただしトラックやバスが動かせる段階に到達するには、価格が1/50以下に下落しないかぎり、架線式との価格競争はできない。
     
    長所
    騒音が極少ない。
    架線を敷設する費用が掛からない、美観上好ましく、車両に集電機がいらない 走行時にCO2やNOxを出さない。
    充電電気製造のCO2発生は、小型の電気自動車走行1kmあたり40g(一方、小型ガソリン車の場合170g)。
    安価で余力のある深夜電力によって、自宅で充電できる(1km走行で電気代は約1円)。
    2008年で電気走行代は非課税なら石油走行の10-15%(1km走行でガソリン代は約15円:燃費が10km / Lの場合)。
    電池式自動車については三菱自動車、日産、トヨタなどが2010年代の一般家庭向け販売(価格は250万円以内を予定、三菱はPSA・プジョーシトロエンにもOEM供給)を公表している。
    部品点数がハイブリッドカーはもちろん、内燃機関車よりも少なく(トランスミッション・ラジエターなどが不要)システムが単純化できるため、故障のリスク範囲も減らせる。
    技術革新で電池コストが下がればプラグインハイブリッドカーより安価になる可能性がある。
     
    短所
    取り出せるエネルギーあたりの重量が、石油系燃料に比べ、非常に大きい。
    車両総重量20トンのトラックの場合、現技術では電池だけでも5トン程度となり、大型車に向かない。
    高価な電池が必要である(下記資料で4万円/kwh・20kwh電池で80万円)。
    自動車寿命より電池寿命の方が短く、電池を何度か交換しなければならない。
    一充電あたりの航続距離が短い。
    長距離走行のためには急速充電スタンドや電池交換所の全国規模での充実が必要だが、未整備。
    自動車用電池のコスト/エネルギー密度資料   

    プラグインハイブリッドカー
    プラグインハイブリッドカー
    基本はハイブリッドカーだが、蓄電池容量をハイブリッドカーと電池自動車の中間の大きさとし、非使用時にあらかじめ充電しておく事で短距離は電池自動車として活用する形式。
    家庭電源が利用可能で、どこでも充電できる簡便性を狙っている。
    例えばトヨタ自動車製のプラグインハイブリッド車では、電池容量が2.6kwhであり、最大13kmの電池走行が可能である。
    したがって買い物や子供の送迎程度なら燃料を使わずに走行できる。
    つまりトラックに比べ短距離利用が多いという乗用車の特性に目を付け、電動走行を短距離利用に絞って電池コストを切り詰めた「電池自動車」と「ハイブリッドカー」の交配種である。
     
    長所
    ガソリンスタンドを利用可能で、充電スタンド整備が進むまでは便利。
    電池での長距離走行を妥協しているので、電池コスト/重量が電池自動車の1/8の10万円/36kgで済む。
    そのため電池価格低下までは総合経済的に有利と見られている。
    電池自動車より大型の乗用車で有利。
    燃料走行ならガソリン車と同等以上の航続性能。
     
    短所
    13km程度以上の走行はハイブリッドカーと同程度に環境負荷がある。
    ただし、バイオ燃料ならばカーボンニュートラルである。
    長距離走行・持続大出力が必要なバス・トラックには使えない。
    電気自動車と内燃車の双方の機構が必要で、部品点数が多いため、電池のコストダウンが進んだ場合はコスト的なメリットは疑問。
       

    水素燃料電池自動車
    水素燃料電池自動車
    水素燃料電池で発電して電動機を駆動するタイプ。
    水素を直接燃焼に利用する水素自動車とはエネルギーを取り出す方法が異なる。
     
    長所
    他の方式の水素自動車と同じ長所
    自然エネルギー発電の利用により、水素は水から無尽蔵に生産できる。
    走行時にCO2やNOxを出さない。
    航続距離が電池式電気自動車より長い。
    水素燃料電池自動車固有の長所
    内燃水素自動車より燃料を節減できる。
     
    短所
    他の方式の水素自動車と同じ短所
    インフラ整備に費用が掛かる。
    車上有効スペースの減少と重量の増加(水素吸蔵合金タンクや高圧水素タンクを搭載するため)。
    水素燃料電池自動車固有の短所
    触媒に用いる白金などにより燃料電池自体が高価となり、内燃水素自動車より取得費用が掛かる。
    (水素燃料電池車の車両価格は1千万円以上) 科学変化を利用する発電のため、イオン交換樹脂の劣化による性能低下が避けられず、数年毎に燃料電池の交換が必要 ※参考:ホンダ・FCXクラリティ

    出会い系
    アルコール燃料電池自動車
    アルコールを直接燃料電池に供給するものと、燃料改質器を用いてアルコールから水素を得て、水素燃料電池に供給するものがある。
    発電以降のシステムは、電動機を駆動する電気自動車とほぼ同じ。
    アルコールを燃料として直接内燃機関で燃焼させる自動車とは異なる。
     
    長所
    電気自動車と設計の共通化が図れる
    他の方式のアルコール燃料自動車と同じ長所
    火災の際は水で消火できる
    アルコールは既存のガソリンスタンドで給油可能
    航続距離が電池式電気自動車に比べて長い
    燃料価格は比較的安い(下記は2008年現在)
    天然ガス/酸素、製鉄排出ガス由来のメタノールはガソリン熱量/国税等価で140-150円/L
    バイオエタノールならCO2を増やさず、ガソリン熱量/国税等価で180円/Lから140円に下落しつつある
     
    短所
    他の方式のアルコール自動車と同じ短所
    アルコールの製造段階でCO2が発生する
    アルコール燃料はガソリンや軽油に比して引火可能な対空気混合比の範囲が広く、安全性が劣る
    メタノールは金属を腐食させる / 取り扱いに資格が必要
    アルコール燃料電池自動車固有の短所
    燃料改質器にスペースをとられる
    改質の際、CO2と熱が発生する
    燃料電池スタックが高価である
    アルコール直接供給式燃料電池は水素燃料電池よりも寿命が短い(腐食性が原因)
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