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、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。

[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る、とも言われている。

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ため、送電効率や充電の際の効率、モーターの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。一方で、内燃機関自動車に搭載されている内燃機関単体の効率は低く、その上、クラッチやトルクコンバーター、トランスミッション、プロペラシャフト、デファレンシャルギアなどを介することにより、最終的な効率はかなり低いものとなる。電気自動車に使われる電気モーターでは低速から最大のトルクを得ることができるため、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ことができる。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。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。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、二酸化炭素を排出しない発電方法を活用できることも優位点である。近年、低価格化と高効率化が進んだ太陽電池をルーフを搭載し、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前提に考えられているため、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ているが、電気自動車の大幅な普及を仮定した場合、原子力発電所と水力発電所だけの電力では不足することになり、原子力発電所の建設を後押ししかねないとの懸念も広がっており、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。また、すべての内燃機関自動車を電気自動車で代替し、それらが一斉に充電した場合は、発電量が不足することが考えられる。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が、火力発電所の稼働率は上がることになる。試算によれば、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。電気自動車の場合は、トランスミッションやトランスファー、デファレンシャルギアなどの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、多くの場合は誤解であり、ガソリン車をはるかに上回るコストパフォーマンスを有する。慶應義塾大学が開発している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円程となっており、驚く程のコストパフォーマンスを有している。この走行時のコストパフォーマンスが電気自動車の魅力である。しかし、現時点では車両価格が高く、全体のコストパフォーマンスには優れない。

[編集] 歴史と現状

電気自動車の歴史は古く、蒸気機関、ガソリンエンジンと自動車の動力源として覇権を争っていた。1899年に初めて100km/hを突破した自動車は電気自動車であり、各車輪に電気モーターを備えたインホイールモーター式四輪駆動車も、ローナー社在籍当時のフェルディナント・ポルシェによって1900年に開発されている。このような状況から、特にアメリカ合衆国では電気モーターにのみ将来性があると考えられており、最初のガソリンエンジン車が登場するのは1891年と、電気自動車に5年遅れての登場となった。

ガソリン車と比較すると、いままでの電気自動車は、最高速度、加速性能、航続距離、充電時間、車体価格などの問題を抱えており、ほとんど普及することがなかったが、今日になり、これらの問題は解決されつつある。電気自動車の性能を妨げていたバッテリーの性能を向上することができつつあるためだ。モバイル機器などでの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、大幅な性能の向上を果たした電気自動車がみられるようになった。例えば、慶應義塾大学が開発しているEliica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、動力性能でガソリンエンジン車を上回る性能が達成された。米国では、有名IT企業家も出資している電気自動車ベンチャーにより、0-100km/h加速4秒、最高速度200km/h以上、航続距離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。リチウムイオン電池により、最高速度、加速性能、航続距離、充電時間、電池寿命の改善について一定のめどが立っている。充電時間については、あらゆる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。電池寿命も、十分な性能を保ったまま、ガソリン車と遜色ない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。実際に、前述のアメリカで発表された電気自動車でも、それ以上の寿命を謳っている。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。リチウムイオン電池を使用しない従来の電気自動車は、パワー、航続距離が不足していたため、短距離を走る軽自動車を電気自動車で置き換えることが考えられてきたが、前述のような大型でも十分な性能を得られる車が実際に登場したこともあり、従来の概念は打ち破られたといってよい。リチウムイオン電池の登場で、ガソリン車を超える高性能な電気自動車をつくれる見通しが一気に立ったため、自動車メーカーでも電気自動車を見直す動きが見られるようになり、開発することを宣言している自動車メーカーも現れている。電気自動車の問題点がほとんど解決されてきた現在、開発が難航している燃料電池自動車に代わって、次世代自動車としての電気自動車が期待される。

上記のようにリチウムイオン電池の採用により電気自動車の性能向上が可能になるが、現時点では、携帯電話やノートパソコンなどのモバイル機器用の電池がほとんどで、自動車用の大型の電池が出回っていないため、製造コストも高い状態である。しかしながら、最近になり、自動車メーカーなどの共同出資で同電池を製造する企業を設立するなどの動きが見られ、徐々に生産量は増えると予想される。電気自動車用電池ではマンガン系リチウムイオン電池を採用することで、貴金属の使用を避けることができ、大量生産による電池のコスト低下が見込める。リチウムイオン電池の技術はまだ発展段階であり、さらに性能が向上することも予想される。電池のクローズド処理によるリサイクルも可能で、素材製造、部品製造時の環境破壊を極力減らすことも可能。

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ものとなるが、現時点ではそのような設備はほとんどない。しかしながら、電力線があれば充電設備の設置は可能であり、燃料電池自動車の水素供給システムよりかは遥かにインフラの構築が行いやすいと言われている。

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、トヨタやニッサンが開発した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100キロ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ものなどがある。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。