EV充電器テクノロジー

中国と米国のEV充電技術は概ね類似しています。両国とも、電気自動車の充電にはコードとプラグが圧倒的に主流です。（ワイヤレス充電とバッテリー交換は、せいぜいわずかな割合でしか利用されていません。）両国には、充電レベル、充電規格、通信プロトコルに関して違いがあります。これらの類似点と相違点については、以下で説明します。

A. 充電レベル

米国では、EVの充電の多くは、家庭用コンセントを改造せずに120ボルトで行われています。これは一般的にレベル1または「トリクル」充電と呼ばれています。レベル1充電では、典型的な30kWhのバッテリーを20%からほぼ満充電するのに約12時間かかります。（中国には120ボルトのコンセントはありません。）

中国と米国では、EVの充電の多くが220ボルト（中国）または240ボルト（米国）で行われています。米国では、これはレベル2充電と呼ばれています。

このような充電は、改造されていないコンセントまたは専用のEV充電設備を使用して行われ、通常約6～7kWの電力を消費します。220～240ボルトで充電する場合、一般的な30kWhのバッテリーを20%からほぼ満充電にするには約6時間かかります。

最後に、中国と米国ではDC急速充電器のネットワークが拡大しており、一般的に24kW、50kW、100kW、または120kWの電力を使用します。一部のステーションでは、350kW、さらには400kWの電力を提供する場合もあります。これらのDC急速充電器は、約1時間から最短10分で、車両のバッテリーを20%からほぼ満充電できます。

表6:米国で最も一般的な充電レベル

出典：米国エネルギー省

B. 課金基準

i. 中国

中国には全国共通のEV急速充電規格が1つあります。米国にはEV急速充電規格が3つあります。

中国の規格は、China GB/Tとして知られています。（GB国家規格を表します。

中国GB/Tは数年の開発期間を経て2015年にリリースされました。124 現在、中国で販売されるすべての新型電気自動車に義務付けられています。テスラ、日産、BMWなどの国際的な自動車メーカーは、中国で販売されるEVにGB/T規格を採用しています。GB/Tは現在、最大237.5kWの出力（950V、250A）での急速充電を許可していますが、多くのメーカーは、

中国のDC急速充電器は50kWの充電に対応しています。2019年または2020年には、新しいGB/T規格が導入され、大型商用車向けに最大900kWの充電が可能になると報じられています。GB/T規格は中国独自の規格であり、海外に輸出されている少数の中国製EVは他の規格を採用しています。125

2018年8月、中国電力評議会（CEC）は、日本に拠点を置くCHAdeMOネットワークと超急速充電の共同開発に関する覚書を締結したと発表した。目標は、急速充電におけるGB/TとCHAdeMOの互換性を確保することである。両組織は、中国と日本以外の国々への規格拡大に向けて協力していく。126

ii. アメリカ合衆国

米国では、DC急速充電用のEV充電規格として、CHAdeMO、CCS SAE Combo、Teslaの3つがあります。

CHAdeMOは2011年に始まった最初のEV急速充電規格である。東京電力が開発した。

CHAdeMOは電力会社が開発したもので、「Charge to Move」（移動するために充電する）の略称です。127 CHAdeMOは現在、米国で最も売れている電気自動車の一つである日産リーフと三菱アウトランダーPHEVに搭載されています。リーフの米国での成功は、中国と米国における電気自動車の充電

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | 2019年2月 |

これは、日産がディーラーやその他の都市部でCHAdeMO急速充電インフラを展開するという早い段階からの取り組みによるところが大きい。128 2019年1月時点で、米国には2,900台を超えるCHAdeMO急速充電器が設置されている（日本には7,400台以上、欧州には7,900台以上設置されている）。129

2016年にCHAdeMOは、当初の充電速度70から20000kJ/kmまで標準をアップグレードすると発表した。

2018年6月、CHAdeMOは1,000V、400Aの液冷式ケーブルを用いた400kWの充電能力の導入を発表しました。これにより、トラックやバスなどの大型商用車のニーズにも対応できるようになります。131

米国の2番目の充電規格はCCSまたはSAEコンボとして知られています。これは2011年に欧州と米国の自動車メーカーのグループによって発表されました。コンボプラグにAC充電（最大43kW）とDC充電の両方が含まれていることを示します。132

ドイツでは、CCSの普及を促進するためにCharing Interface Initiative（CharIN）連合が結成されました。CHAdeMOとは異なり、CCSプラグは1つのポートでDC充電とAC充電の両方に対応し、車体に必要なスペースと開口部を削減します。ジャガー、

フォルクスワーゲン、ゼネラルモーターズ、BMW、ダイムラー、フォード、FCA、ヒュンダイはCCSを支持しています。テスラもこの連合に加盟し、2018年11月には欧州で販売する自社車両にCCS充電ポートを搭載すると発表しました。133 シボレー・ボルトとBMW i3は、米国でCCS充電を採用している人気のEVです。現在のCCS急速充電器は約50kWの出力で充電できますが、Electrify Americaプログラムでは350kWの急速充電が可能で、わずか10分でほぼ完全に充電できます。

米国で3番目の充電規格はテスラによって運営されており、同社は2012年9月に米国で独自のスーパーチャージャーネットワークを立ち上げました。134 テスラ

スーパーチャージャーは通常480ボルトで動作し、最大120kWの充電が可能です。

2019年1月時点で、テスラのウェブサイトには米国内に595か所のスーパーチャージャーが設置されており、さらに420か所が「近日中に」追加される予定であると記載されていました。135 2018年5月、テスラは将来、スーパーチャージャーの出力が350kWに達する可能性があることを示唆しました。136

本レポートの調査では、米国のインタビュー対象者に、DC急速充電に関する単一の国家規格がないことがEV普及の障壁になると考えるかどうかを尋ねました。肯定的に回答した人はほとんどいませんでした。複数のDC急速充電規格が問題にならないと考えられる理由としては、以下のことが挙げられます。

● EV の充電のほとんどは、レベル 1 および 2 の充電器を使用して自宅や職場で行われます。

● これまで、公共および職場の充電インフラの多くはレベル 2 充電器を使用してきました。

● EVと充電器の充電規格が異なっていても、EVオーナーはほとんどのDC急速充電器を利用できるアダプターを利用できます。（主な例外として、テスラのスーパーチャージングネットワークはテスラ車のみ利用可能です。）特に、急速充電アダプターの安全性については懸念があります。

● 急速充電ステーションのコストのうち、プラグとコネクタの費用はごくわずかであるため、ステーション所有者にとって技術的にも財務的にも大きな負担にはなりません。これは、給油所におけるオクタン価の異なるガソリン用のホースに例えることができます。多くの公共充電ステーションでは、1つの充電ポストに複数のプラグが接続されており、あらゆるタイプのEVが充電可能です。実際、多くの自治体では、これを義務付けたり、奨励したりしています。中国と米国における電気自動車の充電

38 | グローバルエネルギー政策センター | コロンビア SIPA

一部の自動車メーカーは、専用充電ネットワークは競争戦略の一つだと述べている。BMWのエレクトロモビリティ責任者であり、CharINの会長でもあるクラース・ブラックロ氏は2018年に「CharINを設立したのは、強力な地位を築くためだ」と述べた。137 多くのテスラオーナーや投資家は、テスラの専用スーパーチャージャーネットワークをセールスポイントと捉えているが、テスラは使用量に応じた資金提供を条件に、他の車種にもネットワーク利用を認める意向を表明し続けている。138 テスラはCCSを推進するCharINにも参加している。2018年11月、欧州で販売されるモデル3にCCSポートを搭載すると発表。テスラオーナーはCHAdeMO規格の急速充電器を利用するためのアダプターを購入することもできる。139

C. 充電通信プロトコル 充電通信プロトコルは、ユーザーのニーズ（充電状態、バッテリー電圧、安全性の検出）とグリッド（充電を含む）のニーズに合わせて充電を最適化するために必要です。

（配電網容量、時間帯別料金、デマンドレスポンス対策など）。140 China GB/TとCHAdeMOはCANと呼ばれる通信プロトコルを使用し、CCSはPLCプロトコルを使用しています。Open Charging Allianceが開発したOpen Charge Point Protocol（OCPP）などのオープン通信プロトコルは、米国と欧州でますます普及しています。

本報告書の調査において、複数の米国人インタビュー対象者が、オープンな通信プロトコルとソフトウェアへの移行を政策上の優先事項として挙げました。特に、米国復興・再投資法（ARRA）に基づく資金提供を受けた公共充電プロジェクトの中には、独自プラットフォームを持つベンダーを選定したために財政難に陥り、故障した機器の交換が必要になったケースが報告されています。141 本調査で連絡を取ったほとんどの都市、公益事業、充電ネットワークは、充電ネットワークホストがプロバイダーをシームレスに切り替えることを可能にするオープンな通信プロトコルとインセンティブを支持すると表明しました。142

D. 費用

中国では、家庭用充電器は米国よりも安価です。中国では、一般的な7kWの壁掛け式家庭用充電器は、オンラインで1,200～1,800人民元で販売されています。143 設置には別途費用がかかります。（個人で購入するEVのほとんどは、充電器と設置費用が含まれています。）米国では、レベル2の家庭用充電器の価格は450～600ドルで、設置費用は平均約500ドルです。144 DC急速充電設備は、両国とも大幅に高価です。費用は国によって大きく異なります。本報告書のためにインタビューを受けた中国の専門家の1人は、中国で50kWのDC急速充電ポストを設置する場合、通常4万5000元から6万元かかると推定しています。このうち、充電ポスト本体は約2万5000元から3万5000元、残りはケーブル敷設、地下インフラ、人件費です。145 米国では、DC急速充電はポスト1つあたり数万ドルかかる場合があります。DC急速充電設備の設置費用に影響を与える主な変数には、溝掘り、変圧器のアップグレード、新規またはアップグレードされた回路と電気パネル、そして外観のアップグレードなどがあります。標識、許可、障害者のアクセスなども考慮する必要があります。146

E. ワイヤレス充電

ワイヤレス充電には、見た目の美しさ、時間の節約、使いやすさなど、さまざまな利点があります。

1990年代にはEV1（初期の電気自動車）で利用可能でしたが、現在ではほとんど見かけなくなりました。147 オンラインで販売されているワイヤレスEV充電システムの価格は、1,260ドルから約3,000ドルです。148 ワイヤレスEV充電は効率面でデメリットがあり、現在のシステムの充電効率は約85%です。149 現在のワイヤレス充電製品は3～22kWの電力伝送が可能です。プラグレス充電は、レベル2充電に相当する3.6kWまたは7.2kWで充電できる、複数のEVモデルに対応したワイヤレス充電器が用意されています。150 多くのEVユーザーはワイヤレス充電は追加コストに見合わないと考えていますが、151 一部のアナリストはこの技術がすぐに普及すると予測しており、複数の自動車メーカーが将来のEVにワイヤレス充電をオプションとして提供すると発表しています。ワイヤレス充電は、公共バスなど、特定のルートを走る特定の車両にとって魅力的な選択肢となる可能性があり、将来の高速道路の電気レーンにも提案されていますが、高コスト、低い充電効率、遅い充電速度といった欠点があります。152

F. バッテリー交換

バッテリー交換技術により、電気自動車は消耗したバッテリーをフル充電のバッテリーと交換できるようになります。これにより、EVの充電時間が大幅に短縮され、ドライバーにとって大きなメリットがもたらされるでしょう。

中国のいくつかの都市や企業は現在、タクシーなどの利用率の高いEV車両を中心に、バッテリー交換の実験を行っています。杭州市は、地元製のZotye EVを搭載したタクシー車両にバッテリー交換を導入しました。155 北京市は、地元自動車メーカーのBAICの支援を受けて、複数のバッテリー交換ステーションを設置しました。2017年末、BAICは2021年までに全国に3,000の交換ステーションを設置する計画を発表しました。156 中国のEVスタートアップ企業であるNIOは、自社車両の一部にバッテリー交換技術を採用する計画で、中国国内に1,100の交換ステーションを設置すると発表しました。157 杭州市や青島市など、中国のいくつかの都市では、バスのバッテリー交換も実施されています。158

米国では、乗用車用バッテリー交換ステーションのネットワークを計画していたイスラエルのバッテリー交換スタートアップ企業Project Better Placeが2013年に倒産したことを受けて、バッテリー交換に関する議論は薄れていった。153 2015年、テスラは消費者の関心の低さを理由に、デモ施設を1つ建設しただけで交換ステーション計画を断念した。現在、米国ではバッテリー交換に関する実験はほとんど行われていない。154 バッテリーコストの低下、そしておそらくはそれよりは程度は低いものの、直流急速充電インフラの整備によって、米国におけるバッテリー交換の魅力は低下したと考えられる。

バッテリー交換には多くの利点がある一方で、顕著な欠点もあります。EVバッテリーは重く、通常は車両の底部に配置され、一体構造部品として機能し、アライメントや電気接続の許容範囲が最小限に抑えられています。現代のバッテリーは通常冷却を必要としますが、冷却システムの接続と切断は困難です。159 サイズと重量を考えると、バッテリーシステムはガタつきを防ぎ、摩耗を減らし、車両を中央に保つために完璧にフィットする必要があります。今日のEVで一般的なスケートボード型のバッテリー構造は、車両の重心を下げ、前後の衝突保護を向上させることで安全性を向上させています。トランクやその他の場所に搭載された取り外し可能なバッテリーには、この利点はありません。ほとんどの車両所有者は主に自宅や中国と米国における電気自動車の充電バッテリー交換は、必ずしも充電インフラの問題を解決するわけではなく、公共の充電設備と航続距離の問題を解決する程度にとどまるでしょう。また、ほとんどの自動車メーカーはバッテリーパックや設計の標準化に消極的であるため（自動車はバッテリーとモーターを中心に設計されており、これが重要な独自価値となっているため160）、バッテリー交換には、自動車メーカーごとに個別の交換ステーションネットワーク、あるいは車種やサイズごとに個別の交換設備が必要になる可能性があります。移動式のバッテリー交換トラックが提案されているものの161、このビジネスモデルはまだ実現されていません。