充電ステーション

テスラ ロードスターの充電中（磐田市）
エアロバイロンメントステーションの電動バイク
テキサス州ヒューストンで充電中の日産リーフ
カリフォルニア州サンフランシスコの公共ステーションに停まっているトヨタ・プリウス
電気自動車用充電ステーション：

充電ステーションは、充電ポイント、チャージポイント、または電気自動車供給設備( EVSE )とも呼ばれ、プラグイン電気自動車(バッテリー電気自動車、電気トラック、電気バス、近隣電気自動車、プラグイン ハイブリッド車を含む)の車載バッテリー パックを充電するための電力を供給する電源装置です。

EV充電器には、交流（AC）充電ステーションと直流（DC）充電ステーションの2種類があります。電気自動車のバッテリーは直流電力でのみ充電できますが、ほとんどの主電源は電力網から交流として供給されます。このため、ほとんどの電気自動車には、一般に「オンボード充電器」（OBC ）と呼ばれるAC-DCコンバータが内蔵されています。AC充電ステーションでは、電力網からのAC電力がこのオンボード充電器に供給され、充電器はそれをDC電力に変換してバッテリーを充電します。DC充電器は、車内のサイズ、重量、コストの制約を回避するために、充電ステーションにコンバータを内蔵することで、より高出力の充電（はるかに大型のAC-DCコンバータが必要）を実現します。充電ステーションは、オンボードコンバータをバイパスして、車両に直接DC電力を供給します。現代の電気自動車のほとんどは、AC電源とDC電源の両方に対応しています。

公共充電ステーション

フレッド・マイヤー駐車場

公共の充電ステーションは通常、路上やショッピングセンター、政府施設、その他の駐車場などに設置されています。民間の充電ステーションは、住宅、職場、ホテルなどに設置されていることが多いです。

標準

充電ステーションは、様々な国際規格に準拠した コネクタを備えています。DC充電ステーションには通常、複数のコネクタが装備されており、競合する規格を採用する様々な車両を充電できます。

充電技術については、ベンダー間の相互運用性を確保するために複数の標準規格が確立されています。名称、電力、コネクタに関する標準規格が存在します。テスラはこれらの分野で独自の技術を開発し、2012年に充電ネットワークの構築を開始しました。[ 1 ]

命名法

充電ステーション（電気自動車用給電設備）と電気自動車の接続を定義する概略図。シルエット形式で示し、5つの用語を色分けして区別しています。
充電ステーションと車両の用語

2011年に欧州自動車工業会（ACEA）は以下の用語を定義した。[ 2 ]

  • ソケットコンセント：車両に充電電力を供給する電気自動車供給装置（EVSE）のポート
  • プラグ：EVSEのコンセントに接続するフレキシブルケーブルの先端部分。北米ではケーブルが固定されているため、コンセントとプラグは使用されません。
  • ケーブル：EVSEと電気自動車を接続する柔軟な導体の束
  • コネクタ: 車両のインレットと接続するフレキシブルケーブルの端部
  • 車両入口：電気自動車の充電電力を受け取るポート

「電気自動車コネクタ」および「電気自動車インレット」という用語は、1999年の米国電気工事規程（NEC）第625条において同様に定義されていました。また、NEC-1999では、「電気自動車供給設備」という用語を、「構内配線から電気自動車にエネルギーを供給する目的で特別に設置された」ユニット全体と定義し、「導体、電気自動車コネクタ、接続プラグ、およびその他のすべての接続部品、デバイス、電源コンセント、または装置」を含んでいました。[ 3 ]

テスラ社では、充電器の集合体である充電ステーションを「充電ステーション」、個々のEVSEを「コネクタ」と呼んでいます。 [ 4 ]

電圧と電力

初期の基準

米国国家電気輸送インフラ作業委員会（IWC）は、1991年に電力研究所によって設立され、自動車メーカーと電力会社からメンバーが選出され、米国の基準を定義しました。[ 6 ] IWCの初期の作業により、1999年の国家電気規格（NEC）ハンドブックで3つの充電レベルが定義されました。[ 5 ] : 9

1999年NECでは、レベル1充電機器（NECハンドブックに定義されているが、コードには定義されていない）は、NEMA 5-20R規格の3ピン接地コンセントを介して系統に接続され、プラグから30cm（12インチ）以内に漏電遮断器を設置することが義務付けられていました。供給回路は最大定格電流の125%で保護する必要がありました。例えば、16 アンペア（「アンペア」または「A」）の連続電流定格の充電機器には、20Aのブレーカーが必要でした。[ 5 ] : 9

レベル2充電設備（ハンドブックで定義）は、NEC-1999に基づき、固定された場所に恒久的に配線され固定されていました。また、接地と漏電保護が必要でした。さらに、充電中の車両の始動を防止するインターロックと、ケーブルとコネクタの安全分離装置が必要でした。分岐回路を保護するために、40Aブレーカー（連続最大供給電流の125%）が必要でした。[ 5 ]：9 利便性と充電時間の短縮のため、多くの初期のEVでは、所有者とオペレーターがレベル2充電設備を設置することを好みました。これは、誘導性パドル（ Magne Charge）または導電性コネクタ（Avcon ）を介してEVに接続されました。[ 5 ]：10–11、18

レベル3充電設備は、車両外の整流器を用いて入力交流電力を直流電力に変換し、それを車両に供給していました。1999年のNECハンドブックの執筆当時、レベル3充電設備の導入には電力会社が配電システムと変圧器のアップグレードを必要とすると予想されていました。[ 5 ] : 9

SAE

米国自動車技術協会（SAEインターナショナル）は、 2001年に最初に開発された標準SAE J1772の一部として、北米で使用されるEV充電システムの一般的な物理的、電気的、通信、および性能要件を定義しています。 [ 8 ] SAE J1772は、AC電源とDC電源にそれぞれ2つのレベル、合計4つの充電レベルを定義しています。レベル間の違いは、電力配分タイプ、標準、および最大電力に基づいています。

交流（AC）

AC充電ステーションは、車両のオンボード充電回路をAC電源に直接接続します。[ 8 ]

  • AC レベル 1 : 標準の 120  V 北米コンセントに直接接続します。専用回路の容量に応じて、 6 ～ 16  A (0.7 ～ 1.92キロワットまたは「kW」) を供給できます。 
  • ACレベル2： 240V（単相）または208V （三相）の電力を使用し、6～ 80A（1.4～19.2kW ） の電流を供給します。ACレベル1の充電に比べて、充電速度が大幅に向上します。  
直流（DC）

一般的には「レベル3」充電と呼ばれていますが、これはNEC-1999の旧定義に基づく誤りです。しかし、DC充電はSAE規格では別に分類されています。DC急速充電では、グリッドAC電力がステーション内のAC-DCコンバータを通過してから車両のバッテリーに到達し、車両に搭載されたAC-DCコンバータをバイパスします。[ 8 ] [ 9 ]

  • DC レベル 1 : 50～1000 Vで最大 80  kWを供給します。 
  • DC レベル 2 : 50～1000 Vで最大 400  kWを供給します。 

SAE が充電用にリリースした追加の規格には、SAE J3068 ( IEC 62196 -2で定義されたタイプ 2 コネクタを使用した 3 相 AC 充電) とSAE J3105 (DC 充電デバイスの自動接続) があります。

IEC

2003 年、国際電気標準会議(IEC) は、国際実装のために IEC 62196-1 に基づくSAE J1772規格の大部分を採用しました。

IEC は充電をモードで定義しています( IEC 61851 -1)。

  • モード1：通常の電源ソケット（単相または三相AC）からの低速充電
  • モード2 : 通常のACソケットからの低速充電ですが、EV特有の保護装置（パーク＆チャージやPARVEシステムなど）が備わっています。
  • モード3 : 制御および保護機能を備えた特定のEVマルチピンソケットを使用した低速または高速AC充電（SAE J1772およびIEC 62196 -2など）
  • モード4 :特定の充電インターフェース（つまり、CHAdeMOなどのIEC 62196 -3 ）を使用したDC急速充電

電力網と「充電器」（電気自動車供給設備）との接続は、次の 3 つのケースで定義されます（IEC 61851-1）。

  • ケース A:主電源に接続された充電器(主電源ケーブルは通常、充電器に接続されています) は通常、モード 1 または 2 に関連付けられます。
  • ケース B:電源と車両の両方から取り外すことができる主電源ケーブルを備えた車載充電器 - 通常はモード 3。
  • ケースC： DC専用充電ステーション。モード4と同様に、主電源ケーブルは充電ステーションに恒久的に接続できます。

テスラNACS

北米充電システム（NACS）は、テスラ社が自社車両向けに開発しました。2022年にテスラ社が仕様を公開するまで、NACSは独自の規格として残っていました。[ 13 ] [ 14 ]このコネクタはJ1772/CCSコネクタよりも物理的に小さく、AC充電とDC充電の両方に同じピンを使用しています。

2023年11月現在、フォード、ゼネラルモーターズ、リビアン、ボルボ、ポールスター、メルセデス・ベンツ、日産、ホンダ、ジャガー、フィスカー、ヒュンダイ、BMW、トヨタ、スバル、ルーシッドモーターズの各自動車メーカーは、今後北米の車両にNACSコネクタを搭載することを約束している。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]自動車スタートアップのアプテラモーターズも、自社の車両にこのコネクタ規格を採用している。[ 18 ]ステランティスやフォルクスワーゲンなどの他の自動車メーカーは、2023年末時点で発表していない。[ 19 ]

欧州連合（EU）の再充電ポイントの要件を満たすため、 [ 20 ] EUで販売されるテスラ車にはCCSコンボ2ポートが搭載されている。北米ポートとEUポートの両方で、 テスラのスーパーチャージャーネットワークを介して480V DC急速充電が可能で、NACSとCCSの充電コネクタをさまざまに使用している。スーパーチャージャーのバージョンに応じて、電力は72、150、または250kWで供給され、前者はSAE J1772のDCレベル1に、2番目と3番目はDCレベル2に該当する。2021年第4四半期の時点で、テスラは世界中に3,476のスーパーチャージャー拠点と31,498のスーパーチャージャー充電器（平均で1拠点あたり約9台の充電器）があると報告している。[ 4 ]

高出力充電のための開発

2020年の時点で、電気自動車と小型トラック向けのCCS DC急速充電規格の拡張が開発されており、大型商用車（クラス8、場合によってはスクールバスや路線バスを含む6と7も）向けに、より高出力の充電を提供することが予定されていました。Charging Interface Initiative e. V.（CharIN）タスクフォースが2018年3月に結成されたとき、開発中の新しい規格は当初、商用車向け高出力充電（HPC）（HPCCV）と呼ばれていましたが、[ 21 ]後にメガワット充電システム （MCS）に改名されました。 MCSは200〜1500 V、0〜3000 Aの範囲で動作し、 理論上の最大電力は4.5 メガワット（MW）になると予想されています。[ 22 ]タスクフォースは2019年2月に集約的な要件を発表し、最大限度を1000V  DC（オプションで1500V  DC）および3000A の連続定格とすることを要求した。[ 23 ]

コネクタの設計は2019年5月に選定され[ 21 ]、2020年9月に米国国立再生可能エネルギー研究所（NREL）で試験された。13社のメーカーが試験に参加し、7つの車両インレットと11の充電器コネクタの結合と熱性能をチェックした[ 24 ] 。最終的なコネクタの要件と仕様は、2021年12月にMCSコネクタバージョン3.2として採用された[ 25 ] [ 26 ]。3

ポートランド・ゼネラル・エレクトリックの支援を受け、ダイムラー・トラック・ノース・アメリカは2021年4月21日、オレゴン州ポートランドの本社向かいに、初の大型車両充電ステーション「エレクトリック・アイランド」をオープンした。このステーションは8台の車両を同時に充電可能で、充電ベイはトラクタートレーラーが収容できるサイズとなっている。さらに、1MW以上の 充電器が利用可能になれば、設置も可能になる設計となっている。[ 27 ]スタートアップ企業のWattEVは2021年5月、カリフォルニア州ベーカーズフィールドに40台分のトラック停車場兼充電ステーションを建設する計画を発表した。フル稼働時には、 敷地内の太陽光発電パネルと蓄電池から供給され、合計25MWの充電電力を供給する予定だった。[ 28 ]

コネクタ

一般的な充電コネクタ
IECタイプ4 / CHAdeMO（左）; CCSコンボ2（中央）; IECタイプ2コンセント（右）
IECタイプ1 / SAE J1772インレット（左）；NACS（J3400）（中央）；IECタイプ2コネクタアウトレット（右）

一般的なコネクタには、タイプ1（矢崎）、タイプ2（メネケス）、CCSコンボ1および2、CHAdeMO、テスラなどがあります。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]多くの標準プラグタイプは、 IEC 62196-2（AC供給電源用）および62196-3（DC供給電源用） で定義されています。

  • タイプ1：単相AC車両カプラ - SAE J1772/2009自動車用プラグ仕様
  • タイプ2：単相および三相AC車両カプラ - VDE-AR-E 2623-2-2、SAE J3068、およびGB/T 20234.2プラグ仕様
  • タイプ3：安全シャッターを備えた単相および三相交流車両カプラ - EVプラグアライアンス提案
  • タイプ4: DC急速充電カプラ
    • 構成AA: CHAdeMO
    • 構成BB: GB/T 20234.3
    • 構成 CC/DD: (予約済み)
    • 構成 EE: CCSコンボ 1
    • 構成 FF: CCSコンボ 2
IEC 62196 -2および-3に記載されているコネクタ設計[ a ]
電源​アメリカ合衆国欧州連合日本中国
単相交流（62196.2） タイプ1（SAE J1772） タイプ2 [ b ] [ c ]タイプ1（SAE J1772） タイプ2（GB/T 20234.2）[ d ]
三相交流（62196.2） タイプ2（SAE J3068） 該当なし
DC (62196.3) EE（CCSコンボ1） FF（CCSコンボ2）[ c ]AA（チャデモ）[ c ]BB ( GB/T 20234.3 ) [ b ]
チャオジ （予定）

EV充電器の種類に関するクイックノート

注記
  1. ^ピンの定義については、各規格のページを参照してください。
  2. ^ a bインドでは、トラクションバッテリー電圧が100V DC未満の「低電力」車両は、Bharat EV Charger規格を使用しています。AC充電（230V、15A / 最大10kW）の場合、Bharat EV Charger AC-001規格はIEC 60309 3ピンコネクタを推奨しています。DC充電（48～72V、200A / 最大15kW）の場合、対応するBharat EV Charger DC-001規格は、中国で使用されているものと同じコネクタ（GB/T 20234.3）を推奨しています。[ 33 ]
  3. ^ a b c高出力車については、インドは主に世界標準を採用しており、AC充電（≥22kW）にはIEC 62196タイプ2コネクタ、DC充電（≥50kW）にはCHAdeMOとCCS Combo 2を採用している。[ 32 ]
  4. ^ GB/T 20234.2 は物理的に三相電力をサポートすることが可能ですが、標準ではその使用は含まれていません。

CCS DC充電には電力線通信（PLC）が必要です。タイプ1またはタイプ2の車両用インレットと充電プラグの底部に、DC電流を供給するための2つのコネクタが追加されています。これらは一般的にコンボ1コネクタまたはコンボ2コネクタと呼ばれます。インレットのスタイルは通常、国ごとに標準化されているため、公共の充電器では両方のタイプのケーブルを取り付ける必要はありません。一般的に、北米ではコンボ1スタイルの車両用インレットが使用され、その他の地域ではコンボ2スタイルが使用されています。

CHAdeMO規格は日産、三菱、トヨタが支持しており、SAE J1772コンボ規格はGM、フォード、フォルクスワーゲン、BMW、ヒュンダイが支持しています。どちらのシステムも約20分で80%まで充電できますが、互換性はありません。クリーンテクノロジーマーケティング兼コンサルタント会社ナビガント・リサーチの編集ディレクター、リチャード・マーティン氏は次のように述べています。

CHAdeMOコネクタとSAEコンボコネクタ間の広範な対立は、今後数年間の市場の障害となると我々は考えており、解決する必要がある。[ 34 ]

歴史的なコネクタ

ロサンゼルス国際空港近くの駐車場にある公共充電ステーション。写真は、廃止された6kW AC充電ステーション2台（左：誘導型Magne-charge gen2 SPI（小型パドル）、右：導電性EVII ICS-200 AVCON）です。 

米国では、GM EV1、フォード レンジャーEV、シボレー S-10 EVなど、1990年代後半から2000年代初頭にかけて初めて市販された多くのEVは、許容可能な充電速度を維持するために、NEC-1999で定義されているレベル2（単相交流）EVSEの使用を推奨していました。これらのEVSEには、誘導コネクタ（マグネチャージ）または導電コネクタ（一般的にAVCON）が装備されていました。誘導システムの支持者はGM、日産、トヨタであり、導電システムはダイムラークライスラー、フォード、ホンダが支持しました。[ 5 ]：10–11

マグネチャージパドルには2つの異なるサイズがありました。古い大型パドル（EV1およびS-10 EVに使用）と新しい小型パドル（初代トヨタRAV4 EVに使用されましたが、アダプターを介して大型パドル車両との下位互換性があります）です。[ 35 ]大型パドル（1994年導入）は、液冷式車両入口充電ポートに対応するために必要とされ、小型パドル（2000年導入）は、代わりに空冷式入口とインターフェースしました。[ 36 ] [ 37 ]：23 誘導パドルカップリングの技術要件を説明したSAE J1773は、1995年1月に最初に発行され、1999年11月に別の改訂が発行されました。[ 37 ]：26

影響力のあるカリフォルニア大気資源局は、低コストと耐久性を理由に、2001年6月28日に導電性コネクタを標準として採用し、[ 38 ] Magne Chargeパドルは翌年3月までに製造中止になった。[ 39 ]当時は3つの導電性コネクタが存在し、製造元にちなんで名付けられていた。Avcon（別名バットアンドピン、Ford、Solectria、Hondaが使用）; Yazaki（別名ピンアンドスリーブ、RAV4 EV）; ODU（DaimlerChryslerが使用）[ 37 ]：22 Avconバットアンドピンコネクタはレベル2およびレベル3（DC）充電をサポートし、SAE J1772推奨規格の最初のバージョン（1996年）の付録に記載されていた。2001年バージョンでは、コネクタの説明が規格の本文に移動され、米国のデファクトスタンダードとなった。[ 37 ] : 25 [ 40 ] IWC は、環境および耐久性テストに基づいて、北米向けに Avcon バットコネクタを推奨しました。[ 37 ] : 22実装された Avcon コネクタは、レベル 2 に 4 つのコンタクト (L1、L2、パイロット、グラウンド) を使用し、レベル 3 にさらに 5 つのコンタクト (シリアル通信用に 3 つ、DC 電源用に 2 つ) を追加しました (L1、L2、パイロット、Com1、Com2、グラウンド、クリーンデータグラウンド、DC+、DC-)。[ 42 ] 2009 年までに、J1772 は代わりに丸型ピンとスリーブ (Yazaki) コネクタを標準実装として採用し、長方形の Avcon バットコネクタは廃止されました。[ 43 ]

充電時間

充電時間は、バッテリーの容量、電力密度、充電電力に依存します。[ 44 ]容量が大きいほど、バッテリーが保持できる充電量が多くなります（燃料タンクの大きさに相当）。電力密度が高いほど、バッテリーは単位時間あたりに多くの充電を受け入れることができます（タンクの開口部の大きさに相当）。充電電力が高いほど、単位時間あたりに供給できるエネルギーが多くなります（ポンプの流量に相当）。高速充電の重要な欠点は、主電源網に負担をかけることです。[ 45 ]

カリフォルニア大気資源局は、ゼロエミッション車として認定されるための最低目標航続距離を150マイル（240 km）とし、さらに車両が急速充電を可能にすることを規定した。[ 46 ]

充電時間は次のように計算できる。[ 47 ]

充電時間（時間）＝バッテリー容量（kWh）充電電力（kW）{\displaystyle {\text{充電時間 (h)}}={\frac {\text{バッテリー容量 (kWh)}}{\text{充電電力 (kW)}}}}

実効充電電力は、バッテリーまたはバッテリー管理システムの制限、充電損失（最大25％[ 48 ] ）により最大充電電力よりも低くなる可能性があり、充電コントローラによって適用される充電制限により時間の経過とともに変化する可能性があります。

2025年初頭、中国企業2社が、5分間の充電で電気自動車を長距離走行できるようにするバッテリー技術を発表した。[ 49 ] BYDは 、ピーク充電容量が1,000kW （1MW ）のバッテリーを開発した が、当時の米国の充電器のピークレートは400kW以下だった。[ 49 ]中国の送電網インフラにより、高出力充電ハブを電力網に直接接続することが可能になり、場合によっては高電圧線に接続することで、米国の地方電力会社のアップグレードに伴う遅延を回避できる。[ 49 ]

バッテリー容量

初代日産リーフのような第一世代電気自動車の使用可能なバッテリー容量は約20キロワット時（kWh）で、航続距離は約100マイル（160km）でした。テスラはより長距離の走行距離を誇る車両を最初に導入した企業で、当初は40kWh 、60kWh 、 85kWhのバッテリー容量を持つモデルSを発売し、後者は約480km（300マイル）の航続距離を実現しました。[ 50 ] 2022年現在、プラグインハイブリッド車の電気航続距離は通常15～60マイル（24～97km）です。[ 51 ]    

AC-DC変換

バッテリーは直流電力で充電されます。電気自動車（EV）は、電力網から供給される交流電力で充電するために、車両に小型のAC-DCコンバーターを内蔵しています。充電ケーブルは電力網から直接交流電力を供給し、車両はこれを車両内部で直流電力に変換してバッテリーを充電します。ほとんどの電気自動車に内蔵されているコンバーターは、通常、最大6～7kWの充電速度に対応しており 、これは夜間充電には十分です。[ 52 ]これは「AC充電」と呼ばれています。電気自動車（EV）の急速充電を可能にするには、はるかに高い電力（50～ 100kW以上）が必要です。これには、はるかに大型のAC-DCコンバーターが必要となり、車両に搭載するのは現実的ではありません。そこで、充電ステーションでAC-DC変換を行い、内蔵コンバーターをバイパスして車両に直接直流電力を供給します。これはDC急速充電と呼ばれています。

2020年型テスラモデルSロングレンジの100km（62マイル）走行に必要な充電時間（ EPA基準、111 MPGe / 188 Wh/km）[ 53 ]  
構成 電圧 現在 力 充電時間 コメント
単相交流120V ​ 12  A 1.44kW ​ 13 時間  これは、米国/カナダの標準120V 15A 回路 から得られる最大連続電力です。
単相交流230V ​ 16  A 3.68kW ​ 5.1 時間 これは、16 A定格回路 のCEE 7/3 （「Schuko」）レセプタクルから得られる最大連続電力です。 
単相交流240V ​ 30  A 7.20kW ​ 2.6 時間 北米で使用されている公共AC充電ステーション（ChargePoint CT4000など）の一般的な最大制限
三相交流400V ​ 16  A 11.0kW ​ 1.7 時間 欧州16A 三相交流充電ステーション の最大限度
三相交流400V ​ 32  A 22.1kW ​ 51 分  欧州の32A三相交流充電ステーション の最大限度
DC 400V ​ 125  A 50kW ​ 22 分 典型的な中出力DC充電ステーション
DC 400V ​ 300  A 120kW ​ 9 分 テスラV2テスラスーパーチャージャーからの典型的な電力

安全性

  • 上海の充電ステーションにあるサンウィン電気バス
    上海の充電ステーションにあるサンウィン電気バス
  • スイスのジュネーブにある電気バスの充電ステーション
    スイスのジュネーブにある電気バスの充電ステーション

充電ステーションは通常、複数の電気自動車がアクセス可能であり、EV が充電されていないときに電源を切断するための電流または接続検知機構が装備されています。

安全センサーには主に 2 つの種類があります。

センサーワイヤーは反応が速く、故障する部品が少なく、設計・実装コストも低くなる可能性があります。しかし、現在のセンサーは標準的なコネクタを使用できるため、サプライヤーは実際に消費された電力を監視したり、それに応じた料金を請求したりできます。

世界中の公共充電ステーション

公共充電ステーションの標識
アメリカの交通標識
パブリックドメインの国際標識

長距離走行には、公共充電ステーションのネットワークが必要です。さらに、集合住宅などでよくあるように、自宅に充電ステーションがない車​​両にとっても、公共充電ステーションは不可欠です。料金は国、電力会社、そして電力源によって大きく異なります。分単位で課金するサービスもあれば、受電量（キロワット時）単位で課金するサービスもあります。米国では、一部の州でkWh単位の充電が禁止されています。[ 54 ]

先進国では、充電ステーションは、新しいネットワークで新しい燃料を供給するよりも、それほど新しいインフラを必要としないかもしれません。[ 55 ]ステーションは、既存のユビキタス電力網を活用することができます。[ 56 ]

充電ステーションは、様々な障壁に対処するために、公共機関、商業企業、そして一部の大手雇用主によって提供されています。選択肢としては、路肩に設置する簡易充電ポスト、屋根付き駐車場に設置する充電キャビネット、配電設備と統合された完全自動充電ステーションなどがあります。[ 57 ]

2012年12月現在、米国、ヨーロッパ、日本、中国に約5万カ所の非住宅用充電ポイントが設置されている。[ 58 ] 2014年8月現在、CHAdeMO急速充電器は約3,869台が設置されており、日本に1,978台、ヨーロッパに1,181台、米国に686台、その他の国に24台が設置されている。[ 59 ] 2021年12月現在、米国とカナダの公共および民間のEV充電ステーションの総数は57,000カ所を超えている。[ 60 ] 2023年5月現在、世界には390万カ所を超える公共のEV充電ポイントがあり、ヨーロッパには60万カ所以上、中国には270万カ所以上ある。[ 61 ]米国には、プラグイン電気自動車（EV）用の充電コンセントが138,100カ所以上ある。 2023年1月、S&Pグローバル・モビリティは、米国にはレベル2の充電ステーションが約126,500台、レベル3の充電ステーションが約20,431台あり、さらにテスラ・スーパーチャージャーとテスラ・デスティネーション・チャージャーが16,822台あると推定しました。[ 62 ]

アジア太平洋

2012年、中国には1万7000カ所の公共充電ステーションがあり、そのほとんどは北京、上海、杭州、深セン、合肥などの大都市に国家電網がパイロットプログラムとして建設したものです。2024年7月現在、中国の充電ステーションの総数は1060万カ所に達し、そのうち公共ステーションが320万カ所、民間ステーションが740万カ所です。CCTV Newsによると、その55%以上がDC充電ステーションであり、[ 63 ]中国は世界最大かつ最も多様な自動車充電ネットワークを持つ国となっています。[ 64 ]

2012年12月現在、日本には1,381の公共DC急速充電ステーションがあり、これは世界最大の急速充電器の配備数であるが、AC充電器は約300に過ぎない。[ 58 ]

2013年9月現在、オーストラリア最大の公共充電ネットワークは州都パースとメルボルンにあり、両都市に約30の充電ステーション（7kW  AC）が設置されている。他の州都にも小規模なネットワークが存在する。[ 65 ]

インドでは、公共の電気自動車（EV）充電ステーションは、一般的に街路沿い、ショッピングセンター、政府施設、その他の駐車場に設置されています。民間の充電ステーションは、住宅、職場、ホテルなどに設置されているのが一般的です。

ヨーロッパ

2013年12月時点で、エストニアは全国をカバーするEV充電ネットワークの展開を完了した唯一の国であり、高速道路沿いに最大40～60km（25～37マイル）の距離で165台の急速充電器が設置されており、都市部ではさらに高密度となっている。[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]

  • 400kW急速充電器を備えたスウェーデンの充電ステーション（2024年）
    400kW急速充電器を備えたスウェーデンの充電ステーション（2024年）
  • ドイツの公共充電パーク（2020年）
    ドイツの公共充電パーク（2020年）
  • ロンドン近郊の電気自動車充電ステーション（2023年）
    ロンドン近郊の電気自動車充電ステーション（2023年）
  • スコットランド、アーブロースの駐車場にあるeVoltトライラピッドコンパクトチャージャー（左）とタイプ1およびタイプ2ポートを備えたeVoltスタンダードポストチャージャー（2017年）
    スコットランド、アーブロースの駐車場にあるeVoltトライラピッドコンパクトチャージャー（左）とタイプ1およびタイプ2ポートを備えたeVoltスタンダードポストチャージャー（2017年）
  • モスクワの自動車充電ポイント（2024年）
    モスクワの自動車充電ポイント（2024年）
  • ドイツ、ブラウンシュヴァイクのAralブランドのBPガソリンスタンドの前にあるAral Pulse充電ステーション（2021年）
    ドイツ、ブラウンシュヴァイクのAralブランドのBPガソリンスタンドの前にあるAral Pulse充電ステーション（2021年）
  • イスタッド 2025 の充電ステーション。各ステーションの容量は 400 kW で、2 台の車を収容できるスペースがあります。
    イスタッド2025の充電ステーション。各ステーションの容量は 400 kW で、2 台の車を収容できるスペースがあります。

2012年11月現在、ヨーロッパには約15,000の充電ステーションが設置されている。[ 69 ] 2013年3月現在、ノルウェーには4,029の充電ポイントと127のDC急速充電ステーションがあった。[ 70 ]オランダ政府は、環境の持続可能性への取り組みの一環として、2015年までに全国に200以上の急速（ DC ）充電ステーションを設置する計画を開始した。この展開はABBとオランダの新興企業Fastnedによって行われ、オランダの1,600万人の住民のために50km（31マイル）ごとに少なくとも1つのステーションを提供することを目指している。[ 71 ]それに加えて、E-laad財団は2009年以来、約3000の公共（低速）充電ポイントを設置した。[ 72 ]

中国などの他の市場と比較して、欧州の電気自動車市場の発展は緩やかである。このことと充電ステーションの不足が相まって、欧州で販売される電気自動車の数は減少している。[ 73 ]欧州投資銀行（EIB）は、2018年と2019年にアレゴ、グリーンウェイ、ビーチャージ、エネルXなどの企業と複数のプロジェクトに署名した。EIBの融資は、総額2億ユーロに上る充電ステーションインフラの整備を支援する。[ 73 ]英国政府は、電気自動車への完全な移行のため、2035年までにガソリン車とディーゼル車の新車販売を禁止すると宣言した。[ 74 ]

北米

2025年2月現在、米国とカナダ全土には、レベル1、レベル2、DC急速充電ステーションを含む84,191の充電ステーションがあります。[ 75 ]

米国エネルギー省代替燃料データセンターによると、2023年10月現在、米国とカナダには、CHAdeMOコネクタを備えたステーションが6,502か所、SAE CCS1コネクタを備えたステーションが7,480か所、テスラ北米充電システム（NACS）コネクタを備えたステーションが7,171か所ある。 [ 75 ]

2018年8月現在、米国では80万台の電気自動車と1万8000箇所の充電ステーションが稼働しており、[ 76 ] 2013年の公共充電ステーション5678箇所と公共充電ポイント1万6256箇所から増加している。[ 77 ] [ 78 ] 2020年7月までに、テスラは1971箇所のステーション（1万7467個のプラグ）を設置した。[ 79 ]

米国北部の州やカナダの寒冷地域では、主にブロックヒーター用の公共電源コンセントが設置されています。これらのコンセントはブレーカーによって大電流の消費を防いでいますが、電気自動車の充電には使用できます（ただし、充電速度は遅い）。[ 80 ] 公共駐車場では、このようなコンセントの一部は気温が-20 ℃を下回った場合にのみ作動するため、その利用価値はさらに限定されます。 [ 81 ]

2023年後半には、既存のスーパーチャージャー用の内蔵CCSアダプターを使用することで、限られた数のテスラスーパーチャージャーがテスラ以外の車両にも開放され始めています。[ 82 ]

電気自動車には、他の充電ネットワークも利用可能です。Electrify America、EVgo、ChargeFinder、ChargePointなどのネットワークは、消費者に人気があります。Electrify Americaは現在、 Audi、BMW、Ford、Hyundai、Kia、Lucid Motors、Mercedes、Volkswagenなど、15の自動車メーカーと電気自動車向けの充電ネットワーク利用契約を締結しており、割引料金や無料充電を提供しています。料金は一般的に地域料金に基づいており、他のネットワークでは現金またはクレジットカードでの支払いが可能な場合があります。

2022年6月、バイデン米大統領は、2030年までに全米50万カ所の電気自動車充電ステーションの標準化ネットワークを構築する計画を発表した。このネットワークは、EVブランド、充電会社、場所に左右されないものとなる。[ 83 ]米国は、2022年から2026年の間に、主要高速道路や回廊沿いに充電ステーションを建設するため、国家電気自動車インフラ（NEVI）フォーミュラプログラムを通じて各州に50億ドルを提供する。[ 84 ]そのような回廊の一つであるグリーンレーンは、カリフォルニア州ロサンゼルスとネバダ州ラスベガスの間に充電インフラを整備する計画だ。[ 85 ]しかし、2023年12月までに充電ステーションは建設されなかった。[ 86 ]

アフリカ

南アフリカ、ヨハネスブルグのBMW電動ワイヤレスカーチャージャー（2021年）

南アフリカ

南アフリカには、小規模ながらも拡大を続ける充電ステーション網があり、 EVとPHEVの走行台数も増加しています。EV充電への政府による直接的なインフラ支出は行われていないため、南アフリカには民間の充電ステーションが点在しています。インフラへの投資は増加しています。

南アフリカ全土のさまざまな場所に、概念実証済みの高容量DC充電器がすでに設置されています。これには、Zero Carbon ChargeのN12 North West施設の3つの400kW充電器、ミッドランドのMall of Africaの200kWステーション、ケープタウンのCanal Walkの150kWステーションが含まれます。

充電ステーションの設置費用は50万ランドから200万ランドと見積もられています。採算性を確保するには、南アフリカでは約10万台の電気自動車が路上に普及する必要があります。[ 87 ]

2025年現在、南アフリカでは年間約3,500台の新車EVが販売されています。新型車が市場に投入されるにつれて、販売台数は着実に増加すると予想されています。同時に、EV業界の価値は既に28億ランドに達していると推定されています。[ 87 ]

今後数年間で、さらに多くの充電ステーションを整備する計画があります。これらの開発には、エスコム、BYD [ 88 ]、南アフリカ自動車協会[ 88 ]、そしてケープタウンに拠点を置くゼロ・カーボン・チャージ（南アフリカ開発銀行からの1億ランドの投資の一環として、太陽光発電式の乗用車および電気トラックの充電ステーションを建設）などが含まれます。[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]

南アメリカ

2017年4月、アルゼンチンの国営石油会社YPFは、国内の110か所のサービスステーションに電気自動車用の急速充電ステーション220台を設置すると発表した。[ 92 ]

プロジェクト

電気自動車メーカー、充電インフラプロバイダー、地方自治体は、公共充電ステーションの 電気自動車ネットワークを促進および提供するための協定やベンチャー事業を締結しています。

EVプラグアライアンス[ 93 ]は、21の欧州メーカーからなる協会で、ソケットとプラグに関するIEC規格と欧州規格を提案しています。メンバー（シュナイダーエレクトリック、ルグラン、スケーム、ネクサンスなど）は、シャッターを使用しているためシステムの安全性が高いと主張しました。IEC 62196およびIEC 61851-1規格では、触れる可能性のある部品を非通電状態にすることで安全性が既に確立されているというコンセンサスがありました。[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ]

家庭用充電器

NEMA 14-50 240 ボルト 50 アンペア

電気自動車の充電の80%以上は、通常ガレージなどの自宅で行われています。[ 97 ]北米では、レベル1の充電は標準の120ボルトのコンセントに接続され、1時間の充電で5マイル（8.0 km）未満の走行距離しか得られません。

より高速な充電ニーズに対応するため、レベル2充電ステーションの普及が進んでいます。これらのステーションは240ボルトで動作し、充電速度を大幅に向上させ、1時間あたり最大30マイル（48km）以上の走行距離を実現します。レベル2充電器は、特に1日の走行距離を長くしたいEVオーナーにとって、より実用的なソリューションとなります。

充電ステーションの設置方法は主に2種類あります。メインの配電盤に有線接続する方法と、240ボルトのコンセントにコードとプラグを接続する方法です。後者の場合、NEMA 14-50コンセントが一般的です。このタイプのコンセントは240ボルトを供給し、50アンペアの回路に接続すると、北米の電気規格に従って40アンペアでの充電が可能です。これは最大9.6キロワットの電力供給に相当し、[ 98 ]より高速で効率的な充電体験を提供します。

バッテリー交換

バッテリー交換ステーション（またはスイッチングステーション）は、車両が放電したバッテリーパックを充電済みのバッテリーパックと交換することを可能にし、充電間隔を短縮します。バッテリー交換は電動フォークリフトでよく使用されます。[ 99 ]

歴史

交換可能なバッテリーサービスの概念は、1896年に早くも提案されました。これは、1910年から1924年の間に、ハートフォード電灯会社が、電気トラックを対象としたGeVeCoバッテリーサービスを通じて初めて提供されました。車両の所有者は、ゼネラル・エレクトリックが一部所有するゼネラル・ビークル・カンパニー（GeVeCo）から、バッテリーなしの車両を購入しました。[ 100 ]電力は、ハートフォード電灯会社から交換可能なバッテリーの形で購入されました。車両とバッテリーの両方が、迅速な交換を容易にするように設計されていました。所有者は、トラックのメンテナンスと保管をカバーするために、1マイルあたりの変動料金と毎月のサービス料を支払いました。これらの車両は、600万マイル（970万キロメートル）以上を走行しました。

1917年から、シカゴではミルバーン電気自動車の所有者向けに同様のサービスが開始されました。[ 101 ] 91年後、 2008年夏季オリンピックでは50台の電気バスに迅速なバッテリー交換システムが導入されました。[ 102 ]

ベタープレイス、テスラ、三菱重工業はバッテリー切り替えのアプローチを検討した。[ 103 ] [ 104 ]複雑な要因の1つは、このアプローチでは車両の設計変更が必要になることだった。

2012年、テスラは独自の急速充電システム「テスラ・スーパーチャージャー」ネットワークの構築を開始しました。[ 1 ] 2013年には、バッテリーパックの交換もサポートすると発表しました。[ 105 ]ハリスランチにデモ用の交換ステーションが設置され、短期間運用されました。しかし、顧客はスーパーチャージャーの利用を非常に好んだため、交換プログラムは終了しました。[ 106 ]

利点

バッテリー交換には次のような利点があると主張されています。

  • 5分以内に「燃料補給」。[ 107 ] [ 108 ]
  • 自動化：バッテリー交換中、ドライバーは車内に留まることができます。[ 109 ]
  • スイッチ会社の補助金は、車両所有者を関与させずに価格を下げることができる。[ 110 ]
  • 予備バッテリーは車両から電力網へのエネルギーサービスに参加できる可能性がある。[ 111 ]

プロバイダー

北京の駐車場にあるNIOのバッテリー交換ステーション

ベタープレイス・ネットワークは、バッテリー交換モデルにおける最初の現代的な試みでした。ルノー・フルエンスZEはこのアプローチを採用した最初の車であり、イスラエルとデンマークで販売されました。[ 112 ]

ベタープレイスは2011年3月にイスラエルのレホヴォト近郊のキリヤットエクロンに最初のバッテリー交換ステーションを開設した。交換作業は5分で完了した。[ 107 ] [ 113 ]ベタープレイスは2013年5月にイスラエルで破産を申請した。[ 114 ] [ 115 ]

2013年6月、テスラはバッテリー交換サービスを提供する計画を発表した。テスラはモデルSのバッテリー交換に90秒強かかったことを実証した。[ 108 ] [ 116 ]イーロン・マスクは、このサービスは2013年6月の価格で約60ドルから80ドルで提供されると述べた。車両購入にはバッテリーパック1個が含まれていた。交換後、所有者は後日返却し、完全に充電されたバッテリーパックを受け取ることができる。2つ目のオプションは、交換したバッテリーを保有し、元のバッテリーと交換品の差額を受け取る/支払うというものだった。価格は発表されなかった。[ 108 ] 2015年、同社は顧客の関心が低いためこのアイデアを断念した。[ 117 ]

中国の高級車メーカーNIOは、2022年までに中国とヨーロッパ全土に900以上のバッテリー交換ステーションを建設しました[ 118 ] 。これは2020年の131から増加しています[ 119 ]。

サイト

駐車スペースの上にあるEV充電器に接続された車

タンクローリーが容易に進入できる道路の近くに設置する必要があるガソリンスタンドとは異なり、充電ステーションは理論的には電力にアクセスでき、十分な駐車スペースがあればどこにでも設置できます。

私的な場所には、住宅、職場、ホテルなどがある。[ 120 ]住宅は、これまでのところ最も一般的な充電場所である。[ 121 ]住宅用充電ステーションには通常、ユーザー認証や個別の計測機能がなく、専用回路が必要になる場合がある。[ 122 ]住宅で充電される多くの車両は、標準的な家庭用コンセントに差し込むケーブルを使用する。[ 123 ]これらのケーブルは壁に取り付けられている場合がある。

公共の充電ステーションは、高速道路沿い、ショッピングセンター、ホテル、政府施設、職場などに設置されています。ガソリンスタンドの中には、EV充電ステーションを併設しているところもあります。[ 124 ]一部の充電ステーションは、アクセスが悪く、見つけにくく、故障しており、速度が遅いなどの批判があり、EVの普及を遅らせています。[ 125 ]

公共充電ステーションは、政府や企業のプロモーションに応じて、有料または無料サービスを提供する場合があります。料金設定は、一般家庭の電気料金からその何倍も高い料金まで様々です。この追加料金は通常、急速充電の利便性に対するものです。車両は通常、所有者が立ち会わなくても充電できるため、所有者は他の活動に参加できます。[ 126 ]設置場所には、ショッピングモール、高速道路の休憩所、交通機関の駅、官公庁などがあります。[ 127 ] [ 128 ]通常、ACタイプ1 /タイプ2のプラグが使用されます。

ワイヤレス充電ステーション
ワイヤレス誘導充電装置の詳細

ワイヤレス充電では、有線接続なしで充電する誘導充電マットを使用し、駐車場や道路に埋め込むこともできます。

モバイル充電では、電気自動車まで充電ステーションを運ぶ別の車両が使用され、燃料発電機（通常はガソリンまたはディーゼル）または大型バッテリーによって電力が供給されます。

デンマークの海運会社マースク・サプライ・サービスが導入するスティルストロムという名の洋上電力充電システムは、船舶が海上で再生可能エネルギーにアクセスできるようにする。[ 129 ]スティルストロムは洋上風力発電所で発電された電力に船舶を接続することで、アイドリング中の船舶からの排出量を削減する設計となっている。[ 129 ]

スマートグリッド

スマートグリッドとは、サービスを制限したり価格を調整したりすることで変化する状況に適応できる電力網のことである。一部の充電ステーションはグリッドと通信して、価格が比較的低い場合など、状況が最適なときに充電を開始できる。一部の車両では、オペレーターが充電を制御できる。[ 130 ] Vehicle-to-Gridシナリオでは、ピーク需要時に車両のバッテリーがグリッドに電力を供給することができる。これには、グリッド、充電ステーション、車両間の通信が必要である。SAE Internationalは関連規格を開発しており、これにはSAE J2847/1が含まれる。[ 131 ] [ 132 ] ISOとIECは、自動支払いのプロトコルも提供するISO/IEC 15118として知られる同様の規格を開発している。

再生可能エネルギー

電気自動車（EV）は、風力、太陽光、水力、地熱、バイオガス、そして環境負荷の低い水力発電などの再生可能エネルギー源で電力を供給できます。再生可能エネルギー源は、石炭、天然ガス、石油などの非再生可能エネルギー源よりも、一般的に安価で、クリーンで、持続可能とされています。[ 133 ]

充電ステーションは、電力網の燃料となる石油、石炭、天然ガスなどのエネルギー源から電力を供給されます。しかし、多くの企業が充電ステーションのクリーンエネルギー化に向けて取り組んでいます。2023年11月現在、Electrify Americaは500万ドル以上を投資し、フレズノ郡などのカリフォルニア州の農村部に50以上の太陽光発電式電気自動車（EV）充電ステーションを開発しました。これらの耐久性の高いレベル2（L2）ステーションは電力網に接続されておらず、農村部のドライバーに再生可能資源によるEV充電へのアクセスを提供します。Electrify Americaのサンバーナーディーノ郡における75メガワットの太陽光発電プロジェクトであるSolar Glow 1は、年間225,000メガワット時のクリーン電力を生成すると予想されており、これは2万世帯以上の電力供給に相当します。[ 134 ] [ 135 ]

テスラのスーパーチャージャーとデスティネーションチャージャーは、主に太陽光発電で稼働しています。テスラのスーパーチャージャーには、太陽光パネルを備えたソーラーキャノピーが設置されており、発電によって電力消費量を相殺します。一部のデスティネーションチャージャーでは、キャノピーや近隣の屋根にソーラーパネルが設置されており、発電を行っています。2023年時点で、テスラのグローバルネットワークは、オンサイトリソースと年間の再生可能エネルギーマッチングを組み合わせることで、100%再生可能エネルギーで稼働しています。

イリノイ州フランクフォートの太陽光パネルで部分的に電力を供給されている充電ステーションに停まっている数台のシボレー ボルト(2012 年)

E-Move充電ステーションには8枚の単結晶ソーラーパネルが搭載されており、1.76kW の太陽光発電を供給できます。[ 136 ]

2012年、アーバン・グリーン・エナジーは世界初の風力発電電気自動車充電ステーション「三亜スカイポンプ」を発表しました。この設計は、4kW の垂直軸風力タービンとGEのワットステーションを組み合わせたものです。[ 137 ]

2021年、ノヴァ・イノベーションは世界初となる潮力発電から直接電気自動車を充電する充電ステーションを導入した。[ 138 ]

代替技術

スウェーデンのストックホルム、ヨーテボリ、マルメを結ぶE20高速道路の一部区間に、電気自動車と接続して電磁コイル受信機を充電するプレートがアスファルトの下に置かれています。

これにより、車両の自律性が向上し、バッテリー室の容量が縮小されます。この技術は、スウェーデンの道路3,000kmに導入される予定です。[ 139 ]スウェーデン初の電化道路、そして世界初の恒久的な電化道路[ 140 ]は、ハルスベリとオレブロ地域を結びます。工事は2025年に完了する予定です。[ 141 ]

参照

ウィキメディア コモンズには、電気自動車充電ステーションに関連するメディアがあります。

商業プロジェクト:

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