【普及率0.9%!】電気自動車の仕組みをわかりやすく説明!ガソリン車とも比較!

地球温暖化や環境問題によって生まれた電気自動車は未だに仕組みをよくわからない人も多いのではないのでしょうか。電気自動車とはバッテリーに貯めた電気を使って走る車です。今回はガソリン車と比較しつつ、電気自動車の仕組みについて解説します。

電気自動車の仕組み

電気自動車が大きくガソリン車と異なっていることは、車を走らせる力(駆動力)がガソリンではなく電気であるという点です。電気自動車はこれによってエネルギーを力に変える部品が異なります。ガソリン車の場合は、「エンジン」ですが、電気自動車の場合は「モーター」になります。電気自動車にはエンジンに関わる燃料ポンプや排気管、トランスミッション(変速機)などのパーツが全て搭載されていません。車のデザインも自由度が高くなります。以下では、電気自動車の仕組みについて電気自動車の主要な3つの部品である「モーター」「コントローラー」「バッテリー」の三つを解説していきます。

モーター

モーターはガソリン車に当たるエンジンと同じで、エネルギー(電力)を駆動力に変換する役割を持っています。電気自動車には交流モーターが使われることが多く、交流の電流によってモーター内部のコイルの磁極を変化させて軸を回転させ、駆動力を生み出しています。ガソリン車との大きな違いとしては作ったエネルギーを電力に再度戻せることです。走行中、ガソリン車であれば作った駆動力は保存されません。しかし電気自動車の場合、電気を駆動力に変えた後にアクセルを戻すとタイヤの回転で、再度モーターを回すことができます。また、電力をもどして貯めることができます。これを回生ブレーキといい、アクセルの踏み加減で電力の消費や保存までできるのが電気自動車の特徴といえるでしょう。

コントローラー

電気自動車のコントローラーはエンジン車の燃料ポンプにあたり、モーターに送られる電力を調節する役割を持っています。「コンバータ」や「インバータ」、「バッテリーマネジメントユニット」と呼ばれるものがコントローラーになります。これらの部品を使用することで、電力を調整し、駆動力を制御しています。特にインバータはアクセルの踏み戻しに応じて機能し、車の加速と減速を調節するとともに、回生ブレーキの際にも動力を電気に変換する役割を持ち、非常に重要な部品です。そのため、この部品には高い性能が求められ、車の振動や自然に負けない耐久性、車載する際はコンパクトにすることが必要になります。

バッテリー

電気自動車を走らせる電気はバッテリーに入っており、ガソリン車のガソリンタンクに当たります。これはいくつかのモジュールに分かれていて、その中に最少の単位であるセルという電池が入っています。

ガソリン車より優れている点

電気自動車がガソリン車より優れている部分は以下の4つです。

・環境にやさしいところ

・騒音が少なく、静かな走行ができるところ

・走行コストが少ないところ

・非常電源として使えるところ

以下で詳しく解説します。

環境にやさしいところ

電気自動車は、エネルギー源として化石燃料に頼らないので、二酸化炭素を排出しません。また、現在は実用化されていませんが、発電手段は電気の他に再生可能エネルギーを利用する研究も行われています。それが実用化されれば、さらに環境にやさしい自動車を作ることができるでしょう。

騒音が少ないところ

電気自動車は騒音が少ないです。そのため、周りに迷惑をかけずに運転することができます。ガソリン車はエンジンの爆発音による騒音があります。それを軽減するために電気自動車にはマフラーという部品が取り付けられています。マフラーを使用することで走る時に車内外を問わず静かになるのです。近くを走っていても気づかないこともあるので、ガソリン車と比べるとその差は明白であるといえるでしょう。

走行コストが少ないところ

電気自動車は走行コストが少ないため、ガソリン車に比べて節約することができます。ガソリン車は給油するスポットのガソリンの値段や時価によっても走行コストが上下しますが、電気自動車はほとんど変動することがありません。地域やご自宅の電力の値段によって異なりますが、変動しても1kWhあたり20~30円とその幅が狭く、また燃費も年々良くなっているので走行コストがガソリン車と比べるとかかりません。また給電の際は、各メーカーが発行する給電カードを利用するとさらに安くなることもあります。

非常電源として使用できるところ

電気自動車のバッテリーに貯めた電力はそのまま電力として使うこともでき、「走る蓄電池」とよばれるほどです。電気自動車に搭載されている車内のコンセントと、給電口近くにある給電端子の二つから電力を取り出すことができます。災害時や緊急時など、自動車に貯めた電力が非常電源として役に立つのは防災の観点からみても良い点といえるでしょう。これは実際に国土交通省が「災害時における電動車の活用促進マニュアル」というものをあげており、国をあげて推奨されていることが分かります。2019年の台風15号での被災の際には、自動車メーカーが千葉県内に電動車を派遣し、実際に電気自動車の電気を利用し照明や洗濯機、携帯電話の充電などへの電力供給を行い、被災生活の負担を軽減しました。

参考:http://www.cev-pc.or.jp/xev_kyougikai/activity/ (経済産業省・電動車活用促進ガイドブック)

ガソリン車より優れていない点

電気自動車には未だに課題点もあり、現時点ではガソリン車の方が利便性が高い場合もあります。それは大きく、以下の4つの点です。

・充電に時間がかかること

・保険料が高いこと

・車両価格が高いこと

・充電箇所が限られていること

充電に時間がかかるところ

電気自動車は充電の時間がガソリン車に比べて長いです。ガソリン車の給油はガソリンスタンドに入って3~4分で終わりますが、電気自動車の給電は急速充電でも30分はかかり、商業施設に設置された充電スタンドでは1時間の充電からしか充電できないこともあります。普通充電では1時間以上かかることがほとんどで、通常フル充電するとなると約8時間かかります。一律の料金ガソリンスタンドを使い、数分で給油できるガソリン車と比較すると、課題であるといえます。

保険料が高いところ

電気自動車はガソリン車に比べて保険料が高いです。自動車の保険には任意加入の「自動車保険」と、加入が法律で定められている「自賠責保険(自動車損害賠償責任保険)」の二種類があります。後者の自賠責保険はガソリン車、電気自動車に変わらず同額です。しかし、任意保険の自動車保険に関しては車種やグレードによって決まるので車両価格の高い電気自動車の方が割高になることがあります。しかし近年ではソニー損保が「電気自動車割引」、チューリッヒが「エコカー割引」、その他の保険会社でも契約車が電気自動車だった場合による割引がされていることがあります

車両価格が高いところ

電気自動車はガソリン車に比べて車両価格が高いです。近年開発が進んでいる電気自動車ですが、それゆえに個体の絶対数は未だにガソリン車の総数よりは遥かに劣っています。そのため、費用を抑えたいと考える人は新車の電気自動車よりも中古のガソリン車を選ぶことでしょう。また中古の電気自動車はバッテリーがすでに消耗していることもあり、前の利用者が急速充電を高い頻度で行っていた場合、中古車のほうがバッテリーを早く消耗する可能性があります。購入時の段階ではそれがわからないことが多いので、こういった点からも敬遠してしまう利用者は多いです。

充電箇所が限られているところ

大手の商業施設やコンビニ、パーキングエリアには設置の割合が増えてきた充電スポットですが、場所によっては充電スポットまで遠く、普段使いするには難しいところもあります。例えば北海道のいくつかの町村では、近くの充電スポットまで40~50kmあることもあり、これでは行く途中にバッテリーが切れて走れなくなる可能性があります

まとめ

今回は電気自動車の仕組みとメリット、デメリットについて、ガソリン車と比較しながら解説しました。
まだまだ開発段階の部分も多い電気自動車は、それゆえに車両価格が高くコストもかかることがありますが、国の補助金の支援などである程度はリカバーされることも増えてきており、電気自動車の開発は業界として拡大しているので、これらの問題も解決されることでしょう。電気自動車について興味を持った方は、サンフィールド株式会社にお問い合わせください。

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