電気自動車

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電気自動車(タケオカミリューTM09)

電気自動車（でんきじどうしゃ、EV: Electric Vehicle）とは、広義では電力によりモータを駆動し軌道不要の自動車を指し、逐電池式電気自動車の他、燃料電池自動車や架線から電力を受け走行するトローリーバス等も含まれる。

狭義では、バッテリーと電気モーターの組み合わせを動力源とする自動車。本稿ではこれを記載する。

[編集] 電気自動車の環境性能

電気自動車は「排気ガスを出さないので、環境にやさしい」ものであると考えられている。電気自動車は排気ガスを排出しないので、局所的な大気汚染の緩和策には有効である。また、騒音源である内燃機関を搭載していないため、一般に音が静かであるという特徴もある。反面で自動車の接近に気づきにくく危険であり、なんらかの形で車の接近を知らせる仕組みが必要である、という見方もある。

エネルギー効率については、最新の火力発電所などの発電効率が良く、60％程度の熱効率を実現する発電所も増えてきている^[要出典]ため、送電効率や充放電効率、モーター効率などを含めても、内燃機関自動車に比べて高い効率が実現できるとされる。電気モーターは低速から最大トルクを得ることができ、損失の発生するトランスミッションなどを用いず直接車輪に動力を伝達する事も可能で、これを生かした技術として、インホイールモーターといわれる、ホイールのなかにモーターを取り付け、動力伝達ロスを最小限にする技術が存在する。（実際には、インホイールモータ内に減速ギアを用いている例がある。ダイレクトドライブインホイールモータと言われる完全にトランスミッション機構を廃したインホイールモータも、一部で研究開発されている）

電気自動車の電力をすべて火力発電でまかなったとしても、ガソリン車よりも3倍以上総合効率で優れる^[要出典]。また、電気はあらゆる発電方法から得られるという特性を生かして、燃料電池や風力発電や太陽光発電など発電時には二酸化炭素を出さない手法も活用できる。太陽電池をルーフに搭載し、走行電力の一部をまかなうことも考えられる。

日本で電気自動車を使用する場合、深夜電力を使用して充電することが考えられ、この場合出力調整の難しい原子力発電所の余剰電力の有効利用につながるとされるが、電気自動車の大幅な普及を仮定した場合、原子力発電所のみでは電力不足が懸念される。発電方法の組み合わせについては議論の余地を残している。しかし、すべての車が一斉に充電することは考えにくいため特に問題にはならないと思われる。また、現状で年に6000万キロリットル消費されているガソリンが必要なくなるメリットを考慮すべきであろう。試算^[要出典]によれば、火力発電所の稼働率を上げる事で、すべての自動車が電気自動車になったとしても発電量は1割増やすだけで発電所は増やす必要がない、とされている。

一方で、重金属・希土類や化学物質などを多量に消費するバッテリーを大量に搭載することからライフサイクルアセスメント(LCA)の観点からの問題も指摘されている。また、半導体の使用量が大幅に多くなることも懸念される。LCAに基づいた環境負荷計算は、変数をどう取るかなどによって大きく変わるものであるため、内燃機関自動車との環境性能の優劣については、明確な結論が出ていない。電池のリサイクル性能の向上などが環境性能向上の鍵になるだろう。インホイールモータを用いた電気自動車の場合は、複雑な駆動系が不要になるため、同じサイズの内燃機関自動車に比べて、部品点数を2割ほど削減できるとされている。

電気を使用して走るため「電気代が高いのではないか」という懸念があるが、走行時のコストはガソリン車を上回るコストパフォーマンスを有すると考えられる。慶應義塾大学電気自動車研究室によると、同研究室が開発したEliicaでは深夜電力で充電した場合の1kmあたりのコストは1円程とされている。

[編集] 歴史と現状

電気自動車の歴史は古く、初の電気自動車は、最初のガソリンエンジン車（1891年）の5年前に登場した。 1899年にガソリン車よりも早く初めて100km/hを突破するなど、当初は有望視され、自動車の黎明期には、蒸気機関・内燃機関と動力源の覇権を争っていた。ハブにモータを搭載したインホイールモータの原型とも言える４輪駆動車を当時ローナー社在籍のフェルディナント・ポルシェが、1900年のパリ万博に出典した。

その後、内燃機関自動車の性能向上に伴い電気自動車は一旦市場から姿を消す。

再び脚光を浴びるのは先進国でモータリゼーションが進んだ1970年代である。オイルショックによる石油資源依存のエネルギセキュリティ懸念や、排気ガスによる局地的大気汚染（公害問題の深刻化）の解決策として電気自動車が提案された。日本においては、通産省（当時）主導の電気自動車研究開発プロジェクト（通称大プロ）が実施され、ホンダを除く国内全メーカーが電気自動車の開発を行った。しかし、主に鉛電池を用いた電気自動車は性能を確保する事が出来ぬまま、石油確保の政治的解決や、ガソリン自動車の排気ガス浄化性能の向上に伴い、電気自動車は再び姿を消す。

次に状況が変化するのは1980年代後半、CARB（カリフォルニア大気資源局）のゼロエミッション規制構想時である。これはカリフォルニアで販売する自動車メーカーは一定台数、有害物質を一切排出しない自動車を販売しなければならない、という規制の構想であった。これに対応できるのは電気自動車と考えられた。前述の大プロ時期に比べ、鉛電池→ニッケル水素電池と言った技術の進歩もあり、実際にトヨタ・RAV4EV、ホンダ・EV-PLUS、ＧＭ・ＥＶ１等の限定販売・リースが開始され、電気自動車の本格普及も近いと思われた。しかし、鉛電池に比べニッケル水素電池はエネルギ・出力密度に優れてはいたが、それでも電気自動車は充分な性能（航続距離、充電時間、耐久性、車体価格など）を確保する事が出来なかった。（この時の電気自動車の挫折は、オイルメジャー等の既得権益者による政治的圧力によるもの、とする説もある。参考：誰が電気自動車を殺したのか?）

これ以降、自動車メーカーの多くは、電気自動車の欠点であるエネルギ密度の問題を解決するため、燃料電池を搭載した燃料電池自動車の開発に傾注して行く。また、トヨタ、ホンダ等はエンジンとモータ・バッテリの特性の違いを利用したハイブリッドカーの開発も実施、1997年のハイブリッドカー・トヨタ・プリウスの発売、2002年の燃料電池自動車ホンダ・FCX、トヨタ・FCHVのリース開始に繋がっていく。

しかし、上述のバッテリの問題について、今日には変化が見られる。

モバイル機器等で使用が当たり前になったリチウムイオン電池を採用することで、性能向上を果たした電気自動車が発表されるようになった。

リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池より高エネルギ・出力密度であるとされ、電気自動車の性能改善が見込まれる。充電時間については、メーカーや研究機関で30分以下で70％の充電を可能にする急速充電技術が開発されている^[要出典]。電池寿命も、10年10万キロ以上の走行に耐えることができるとされている^[要出典]。航続距離も電池の高いエネルギー密度により、1.5tクラスの乗用車であれば、航続距離700km以上（100km/h定速）を達成することが既に可能である^[要出典]。

例えば、慶應義塾大学電気自動車研究室が開発したエリーカでは既に370km/hの最高速度、0-100km/h加速4.1秒が達成されており、優れた動力性能が達成された。

米国では、有名IT企業家(googleの共同創始者のSergey Brin氏とLarry Page氏等）も出資している電気自動車ベンチャーであるTesla Motorsにより、0-60mph(0-96km/h)加速約4秒、最高速度130mph(208km/h)以上、航続距離250mile(400km)を達成したスポーツカータイプの電気自動車が発表されている。電池寿命は10万mile(16万km)は動力性能を維持出来るとしている。

従来電気自動車は、パワー、航続距離が不足しているため、短距離を走るシティコミュータ等が使用法として考えられてきたが、上記のような性能の車が発表された。

このように、以前のものと比べ高性能な電気自動車を作れる可能性が出たため、再び電気自動車を見直す動きが見られ、開発を宣言している自動車メーカー（富士重工業、三菱自動車等）も現れている。

2007年のデトロイトモーターショーで、電気自動車に近い構造を持つコンセプトカーが展示された。電気自動車の構造に発電用エンジンを組み合わせた、シリーズハイブリッド方式のものである。トヨタでも、ハイブリッドカーのバッテリーを大幅に大容量化し、外部からの充電を可能とする、プラグインハイブリッドを開発中である。シリーズハイブリッドは、「自動車を電池だけで走らせるには、コスト・重量的に問題があるため、別動力で航続距離を確保する」という発想、プラグインハイブリッドは「ハイブリッドカーに一定距離の間ＥＶとして走行可能な機能を付与」という発想のもので、現在市販されているハイブリッドカーとは若干コンセプトが異なり、電気自動車に近い構造を持つものである。

[編集] 導入事例

電気自動車の国内における導入実例には、ダイハツが生産し1970年の大阪万博の会場輸送で使われたもの、ホンダが栃木県のサーキットツインリンクもてぎ内で提供している会場内専用のレンタル車輌、トヨタ・e-comや日産・ハイパーミニ等シティコミュータ電気自動車を使用した自動車共用実験などがある。また、技術的に注目すべきものとしては、NECラミリオンエナジー(NECと富士重工業の合弁会社)が開発した5分の充電で100kmの航続距離が可能なもの、東京電力と三菱自動車が共同で開発している家庭で充電できるi MiEVなどがある。他に、特殊用途自動車としては、フォークリフト・ゴルフカートでは電動式のものが少なくない割合を占めている。動力つき車椅子や老齢者用カートは、大半が電動式であり、これらも電気自動車の一種といえよう。

海外では、スイスの観光地ツェルマットなど、内燃機関自動車の乗り入れを禁止し村内の自動車は原則としてすべて電気自動車とされている場所などもある。完全に定着した特殊用途自動車として、イギリスの牛乳配達用車両があげられる。これは「早朝にエンジン車はうるさい」との苦情から発生したもので、鉛蓄電池により駆動する。

市販の自動車の電気自動車への改造は、まれに行われている。改造電気自動車には、近距離の荷物配達用バン（デリバリー・バン）や霊柩車などの実例がみられ、珍しいところでは九州電力玄海原子力発電所見学者用のバスを電気自動車に改造。趣味性の高い方向では、日本ＥＶクラブがマツダ・ロードスターのＥＶ改造キットを発表している。

電気自動車を普及させる上で、街中や高速道路のサービスエリアで急速充電できる設備の充実が欠かせないとされ、国内のエコ・ステーションの定義に電気自動車用の充電所が含まれているが、現時点ではそのような設備はほとんどない。ただし、電力線があれば充電設備の設置は可能である点で、燃料電池自動車の水素供給インフラよりインフラ構築が行いやすいと考えられる。