スケジュールを守ろうとする通勤者や旅行者は、通常、ガソリン スタンドで 5 分ほどでガソリンを満タンにすることができます。ほとんど混乱はなく、遅れをとらずに旅行に押し込むことができます。しかし、電気自動車を運転する場合、充電ステーションに立ち寄るだけでコンビニでコーヒーを買うのに十分な時間があるわけではありません。カップ全体を注ぐだけで十分です。
内燃機関 (ICE) 車両と比較して、EV の「燃料補給」には数倍の時間がかかります。さえ 最速充電の電気自動車 ピーク時の充電器で毎分 13 ～ 20 マイルを追加するだけです。また、レベル 1 であってもレベル 2 であっても、家庭用充電器では充電に非常に長い時間がかかります。 EV導入のハードル それは抜本的な改善が必要な領域であると特定されています。
EV の充電にこれほど時間がかかるのはなぜですか?それを改善できるものはありますか?
EVの充電にはどのくらい時間がかかりますか?
一般的なEVの充電にはどのくらい時間がかかりますか? ICE 車のガソリン タンクと同様に、バッテリー パックのサイズにはさまざまなサイズがあるため、正確な推定値ではありません。たとえば、バッテリーを 80% の容量まで DC 急速充電するには、 約30〜45分。レベル 2 の充電では、速度が急激に遅くなり、航続可能距離は 20 時間あたり約 30 ～ XNUMX マイル増加します。ほとんどの車両では、空の状態から満タンになるまで一晩充電する必要があります。
ただし、レベル 1 の充電しか利用できない場合、充電時間はレベル 2 の約 XNUMX 倍になります。時速約 XNUMX ～ XNUMX マイルの充電速度では、ほとんどの長距離 EV は充電に XNUMX 日以上かかります。ほぼ空。
自宅で車を充電するインフラがないドライバーにとって、DC 急速充電は最速のオプションです。充電速度の高速化の妨げとなるものを探ってみましょう。
リチウムイオン電池の充電の仕組み
バッテリーの放電はかなり単純な概念です。プラス端 (カソード) とマイナス端 (アノード) を備えた単 3 形電池を想像してください。 2 つの間には、電子ではなくリチウム イオンのみが通過できる障壁として機能するセパレーター材料があります。バッテリーが満充電になると、イオンはすべて陰極に集まります。バッテリーは使用とともにゆっくりと確実に消耗するため、イオンはセパレーターの片側からアノードに移動します。陰極側にほとんどイオンが残っていない場合、バッテリーの充電量は少なくなります。
バッテリーを再充電するには、バッテリーに電流を流します。基本的に、リチウムイオンの流れを逆にし、リチウムイオンはカソード側に戻り、再びエネルギーが必要になるまで保持されます。
しかし、バッテリーを再充電すると、バッテリー内に膨大な運動エネルギーが急速に発生し、熱が発生します。熱が高すぎると、バッテリーに永久的な損傷を与える可能性があります。そして、リチウムイオン電池を使用すると、 インターカレーション – メッキ効果 – がアノードで発生し、充電性能を損なう可能性があります。危険な反応の可能性を防ぐために、充電を最適化する必要があります。
充電速度が遅くなる
急速充電はマイナスの影響を与える可能性がありますが、通常はバッテリーがフル充電に近づくまでは心配ありません。バッテリーが 80% 以上充電されると、運動エネルギーが本格的に高まります。急速充電ステーションにいるとき、またはレベル 2 の充電器を使用しているときは、80% のしきい値に達すると、充電速度が大幅に低下することに気づくでしょう。
これは仕様によるものです。車が最大 80% ポイントまで充電できる最速の充電が可能になります。このポイントではレートが調整されます。最後の 20% には、最初の 80% と同じくらい時間がかかることがあります。たとえば、空の状態から 30% になるまでに 80 分かかる場合、30% の容量に達するまでさらに 100 分かかる可能性があります。
本当に 100% 充電されたリチウムイオン電池は、危険な反応を起こす可能性があることに注意してください。そのため、車の充電状態 (SoC) インジケーターは充電済みであることを示しているかもしれませんが、メーカーのバッテリー管理システムは安全を保つためにある程度の余裕を残すように設計されています。
充電器が充電速度を制限している
しかし、より速い充電速度を妨げるのはバッテリーの化学的性質だけではありません。 充電ステーション 設置場所の電気容量が限られている。充電ステーションを使用する車両の数によっては、利用可能な電力を管理するために充電速度が調整または低下される可能性があり、実際に発生します。
しくみはこうです：
- 急速充電ステーションには 1MW の電力が利用可能です。
- 350 台の車が CCS 充電器で XNUMXkW の速度で充電を開始します。
- さらに 350 台の車両が到着しますが、ステーションには XNUMXkW の車両を XNUMX 台収容できる容量がありません。
- 250 台の車両はすべて、充電レートが XNUMXkW 以下の同じレートに調整されています。
- さらに 125 台の車両が到着すると、XNUMX 台すべてが XNUMXkW にスロットルされます。
- 車両が終了して出発すると、充電率は残りの車両間で平均化されます。
これは、すべての車両が同じ高い CCS レートで充電できることを前提としていますが、常にそうとは限りません。アルゴリズムが最大電力レベルを計算し、それに応じて電力を分散します。
一般的に、充電ステーションを使用する車両の数が増えるほど、潜在的な充電時間は遅くなる可能性があります。
EV はガソリン タンクを満タンにするのと同じくらいの速さで充電できるようになるでしょうか?
米国政府は、普及を支援し、移動中の人々に信頼できるオプションを提供するために、EV 充電インフラに数十億ドルを投資しています。この開発は急速に進んでいますが、バッテリー技術もテストして市場に投入する必要があります。
確かにEV技術は改善されており、消耗したバッテリーの再充電にかかる時間を大幅に短縮できる可能性がある。 固体電池 バッテリーの種類の 1 つにより、より大容量でより安全なだけでなく、より高速に充電できる可能性があります。また、カーボン ナノチューブ電極のような設計に関する研究も、ガソリン タンクを満タンにするのと同じくらいの速さで充電するというマイルストーンを達成するのに役立つ可能性があります。