目次
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電気自動車 (EV) は、次世代のコモディティとして世界中で注目されています。20世紀初頭にはEVが大きなシェアを占めていました。その後、内燃機関（ICE：Internal Combustion Engine）を用いた自動車が競争で生き残り、大衆に支持されていきました。
そして近年、バッテリー搭載EVへの注目は高まりつつあります。日産自動車が2010年にリリースした電気自動車「リーフ」の世界累計販売台数は60万台（2023年2月時点）を超えています。また、電気自動車の世界販売台数は過去2年間で倍増しています。
この背景には、気候変動リスクの軽減や石油使用量の削減を目指す動きがあります。世界各国の政府は、補助金などの政策を導入してEV販売を後押ししています。しかしながら、主要な地域の自動車市場におけるEV販売の成長ペースは低い水準といえます。
その原因の一つは、EV充電インフラ（EVCI：Electric vehicle charging infrastructure）にあると考えています。自宅でのEVのバッテリー充電の整備は進みつつありますが、さらなるEVの利用促進には公共の充電インフラの普及が求められているのです。
このホワイトペーパーでは、EV充電インフラの設置に関連するいくつかの主要な課題とタタコンサルタンシーサービシズ（TCS）による アジャイルベースの段階的アプローチについて紹介します。
このアプローチにより、技術面のギャップを埋めてコストメリットをもたらし、EV普及の課題をより広範囲に解決し、EVのグローバル展開を加速することができます。
急速充電用インフラの整備の必要性
脱炭素社会を実現するために、各国ではガソリン車やディーゼル車などからEVへの転換が推進されています。日本を含め各国の自動車メーカーはEV販売目標台数を掲げ、EV普及が加速度的に進んでいく可能性があります。
EVの普及を進めるためには、インフラ面での整備が欠かせません。EVの充電方法は通常充電と急速充電の2つに大きく分類ができます。通常充電は自宅で行われ、その充電設備も比較的安価に購入できることからEVとセットで整備するものと考えられます。一方で、急速充電は外出先での利用が主になりますが高額であり場所の確保も必要で、簡単には整備が進みません。ガソリン車のためのガソリンスタンドがあるように、EVを利用する各シーンに急速充電の施設が配備されていることが、EV普及の重要な要素といえます。
1. 通常充電/低速充電 (単相AC充電器)
- 充電時間の目安：8-10時間
- 主な利用シーン：住宅や事業所、宿泊施設など
2. 急速充電 (DC充電器または3相AC充電器)
- 充電時間の目安：30分~
- 主な利用シーン：商業施設、レジャー、高速道路のSA/PA、コンビニなど
昨今では、長距離の移動にも対応できるよう大容量のEVバッテリーも登場しています。発火や爆発の危険がないよう各国共通の安全基準や国独自の安全基準を追加ケースもあります。
こうした基準に応じることは、バッテリーの製造だけではなく、EV充電インフラ（EVCI）の導入や展開の際にも考慮が必要です。
TCSでは、メキシコ、バルバドス、オーストラリア、ニュージーランド、ブータン、韓国、ノールウェー、ブルガリア、ルーマニア、イギリスなど各国のEVCIの展開に従事した豊富な経験があります。それらの経験からEVCIの展開の際には、いくつかの考慮点を踏まえて進める必要があることがわかりました。
EV充電インフラ（EVCI）設置に関する主な考慮点や課題
① 国/地域の電力供給変動の把握の難しさ
国や地域の電力品質の理解は重要です。EVの車載充電器が利用する国や地域の電力条件に応じて設計されていない場合、電圧の変動と高調波により性能低下を招きます。また不連続な充電が発生する恐れもあり、バッテリーの劣化や充電効率の低下を招きます。
② 国/地域ごとの法規・標準規格の違い
EVCIは国や地域の法規と標準規格に基づいて設置する必要があります。国や地域ごとに法規・標準規格が異なるため、すべての国/地域に同じ設置方法を適用することはできません。
③ 適切な充電ケーブル（EVSE： Electric Vehicle Service Equipment）サプライヤーの選定
国や地域の電力状態に応じて、適切なEVSEでEVを充電する必要がありますが、対応するEVSEサプライヤーを特定するのは、時間と手間がかかります。
また、EVSEとEV間の互換性確認のための厳密なテストを実施する必要があります。
④ 適切な国/地域の設置業者の選択
EVSEサプライヤーと同様に、充電器を設置、保守サポートを請け負う適切な国/地域の設置業者を選択することは、時間と手間がかかります。
また、設置業者が適切な手順を漏れなく記載したEVCI設置マニュアルを作成できるかどうかの確認も必要です。
⑤ 充電仕様の合意に向けた国/地域の行政機関との協議
行政機関と次の事項について協議が必要です。
- 基本的なEV充電仕様
- EVCI設置に必要な行政機関の支援
- EVCI仕様を地域に適用することについての合意の取得
図1 TCSの3つの重点目標
図1 TCSの3つの重点目標
EVCIの展開は全8フェーズで進めます。すべてのフェーズの成果物は、小規模かつ頻繁なリリースによる継続的な改善を行います。この段階的なアプローチにより、成果物の早期作成と効率的なEVCI展開が可能になります。
図2 EVCI展開の流れ
図2 EVCI展開の流れ
フェーズ1：国/地域の法規と標準規格の理解
- 法規と標準規格は国/地域によって異なり、EV充電インフラは地域の法規と標準規格に従って設定する必要があるため、これらを理解することは必須となります。
- EVCIに関連する国/地域の法規と標準規格の文書を購入し、国/地域の要求事項を網羅的に理解します。EVメーカー/EV充電器メーカーは、その地域でEVCIを設置するための要件を正しく理解することが必要です。
- 主要な国/地域の法規と標準規格により定められる事項は次の通りです。
- 電力系統
- 配線方法と配線素材
- アース (接地方式)
- 過電流保護用のサーキットブレーカー
- 漏電に対する保護用のサーキットブレーカー
- ソケット (プラグ&コンセント)
- 安全性
- サージ保護デバイス
フェーズ2：国/地域の電力品質の理解
- 国/地域の行政機関の承認を得て、特定された地域/都市を訪問し、現状の電力品質を分析・理解します。これは、現地の電力供給条件ごとにEVの車載充電器を再設計するための貴重な情報となります。安全で信頼性の高い充電を保証するための、現地の電力供給条件の改善にも役立ちます。
- EVインフラが配備されたあと、このフェーズを再び実施します。EVが充電されている状態での電力品質の変動を理解するために、以下のような現象が観察されるかを分析します。
- 規定の制限を超える電圧変動
- 規定の制限を超える周波数高調波変動
フェーズ3：設置に適した充電器/EVSEの特定と検証
- 充電器メーカーへ質問票を送付、回収し、充電器の仕様、特徴、認証の詳細を理解します。
- EVメーカーの要求に適合するメーカーをリストアップします。
- EVを使用し、EVメーカー・充電器メーカーとの共同テストを実施します。
- テストした充電器のEVとの適合性判定をします。
フェーズ4：国/地域の設置業者の特定と最終決定について、EVメーカーを支援する
- 以下に着目して、候補の業者へ質問票を送り回収することで、地域の設置業者の能力を把握します。
- 候補の業者が設置を請け負うためのライセンスを持っているかどうか
- EVインフラや関連する事例や電気設備の取り扱いの経験があるか
- EVインフラに関する法規・標準規格の理解とそのチェックリストを保有しているか
- 導入後の保守、サービスサポートが提供可能かどうか
- 必要に応じて、最終候補に挙げた設置業者と面談するため、現地を訪問します。
フェーズ5：国/地域の設置業者/EVメーカーへの設置マニュアル作成支援
- 設置マニュアルは、国/地域の設置業者/EVメーカーがEVCIを設置するための、非常に重要な文書です。
- EV充電インフラに関わる機器類（配線、ソケット等）は、他の用途との兼用は避け、専用であること重要です。設置マニュアル確認の際に、合わせて各機器類が“専用”であることを確認します。
- TCSが推奨する、EVCIの3つの重点目標を達成するために、設置マニュアルに次の要素が含まれているのかを確認します。
- EVメーカーの要求事項を把握しているか
- 配線図について、特定の使用用途で以下のパラメータが設定されているか。それらは、国/地域の法規・標準規格に準拠しているか
- 配線方法・配線素材
- アース (接地方式)
- 過電流保護用のサーキットブレーカー
- 漏電に対する保護用のサーキットブレーカー
- ソケット (プラグ&コンセント)
- 安全性
- サージ保護デバイス
- 国/地域の設置業者が作成した設置マニュアルの妥当性を検証するためのチェックリストが作成されているか
- 設置時の注意事項が含まれているか
- 設置マニュアルの準備ができたら、国/地域の設置業者に対してトレーニングセッションを実施し、設置作業の重要度を理解してもらう必要があります。
- 設置マニュアルは、配線設計とそのコンポーネントが、性能、安全性、耐候性、電磁環境両立性（EMC：Electromagnetic Compatibility）要件の観点から、国/地域の法規および標準規格に準拠していることを保証します。
フェーズ6：EV充電ステーション設置時に国/地域の設置業者/EVメーカーを支援する
- 設置マニュアルの準備ができたら、通常、国/地域の設置業者/EVメーカーは設置マニュアルに従って設置します。
- 設置作業がマニュアルどおりであることを確認するために、検証担当者が設置の検証を行う必要があります。
- 検証担当者は、検証チェックリストに従って現地に立ちあい、設置の検証を行います。そして、正しく設置されたかどうかについて、国/地域の設置業者/EVメーカーと検証結果を共有します。
- 検証の結果、誤りが判明した場合、検証担当者は、正しく設置するよう国/地域の設置業者/EVメーカーを指導します。再度、設置された場合、あらためて検証を行い、設置マニュアルへの準拠を確認します。
フェーズ7：EV充電ステーションのメンテナンスに関して国/地域の設置業者/EVメーカーを支援する
- 設置完了後、EV充電の問題につながる恐れのあるEVSEの問題や電力品質の変動に起因する問題が発生する可能性があります。
- このような問題に対処するためには、問題を監視できるリモートメンテナンスが有効です。Elspec社製の電力品質アナライザーのような市販の製品を使用して、リモートメンテナンスを実装します。
フェーズ8：EVCIの機能向上にむけたEVメーカーへの支援
- EVCIが導入されると、一部のEVメーカーでは、EVの使い勝手を向上させるために、Vehicle to Grid System (V2G) 、Vehicle to Home System（V2H：一般にV2Xシステムと呼ばれる)の実装を試みようとします。
- TCSでは、欧州および米国の5か国を対象にV2Xシステムの実装に関する実行可能性調査を実施したことがあります。このような調査結果を活用しEVメーカーを支援します。調査の要件は次の通りです。
- 国/地域の電源インフラの全面的な調査
- 法規、標準規格、認証の全面的な研究
- V2Xシステム構成の開発
- パワーコンディショニングシステム (PCS) メーカーと現地シナリオの理解
最後に
TCSは50カ国以上で事業を展開しています。そのネットワークや知見を活かし、主要なEVメーカーが、英語圏以外の国や地域でも言語の壁を乗り越えてEVを販売していくことを支援してきました。
TCS のアジャイルベースの段階的アプローチは、「安全で信頼できるEV充電の確保」「EV充電時のユーザーの安全の確保」「EV充電時のユーザーの不便や不安の防止」という３つの目的達成を目指します。このアプローチよって、EVメーカーは、安全で信頼性の高い EV充電を確保し、EVの世界中での販売を促進しています。
一部の国/地域の設置業者にとって、設置マニュアルのコンセプト理解や実施など、TCSのアプローチは時間を要するかもしれません。しかし実際の世界各地の業務経験を踏まえて策定したTCSの現実的なアプローチは、多くのお客さまに支持されています。
※掲載内容は2023年5月時点のものです
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