ゼネラルモーターズは、次のことを約束するバッテリー電動ボルトをデビューさせます。
航続距離は200マイルで、価格は約30,000万ドルです。 GM、CC BY
トヨタ自動車は、燃料電池電気自動車の普及を促進する取り組みとして、今月初めに 5,600 台以上の収益を上げました。 特許 他の自動車メーカーにも利用可能です。 数日後、ゼネラルモーターズは 電気ボルト、バッテリーで200マイルを走らせるように設計された電気自動車。
一方、自動車メーカーは、プラグインハイブリッドやハイブリッド電気自動車など、さらに他のタイプの電気自動車の開発を続けています。
電気自動車は、従来のガソリン車やディーゼル車に代わる最も有望な自動車です。 しかし、それぞれのテクノロジーはどのように違うのでしょうか? そして、それぞれの相対的な利点と商業的な課題は何でしょうか?
どのように我々はここに来た
類似点から始めましょう。 プラグインバッテリー電気自動車（BEV）、ハイブリッド電気自動車（HEV）、プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）、水素燃料電池電気自動車（FCEV）はすべて電気自動車です。 これらはすべて電気モーターによって推進され、必要に応じて電気を蓄えたり供給したり、車両のブレーキをかけるときにエネルギーを吸収したりするバッテリーを備えています。
これらの車両の中には、ガソリン動力の内燃機関または水素動力の燃料電池を介して、車内で発電できるものもあります。
これらはすべて、XNUMX つの点で、今日私たちが運転しているガソリン燃焼車からの根本的な脱却を表しています。ドライブトレインは機械式ではなく電気式です。 ボンネットの下にあるエンジンは燃焼ベースではなく電気化学的です。 燃料はガソリンではなく電気と水素です。
こうした技術革新の背後にある力は、1980 年代後半に自動車メーカーが、長期的に入手可能な石油には限界があり、将来のビジネス モデルを確実に実行するには代替の車両プラットフォームと燃料が必要であると認識したことに始まりました。 燃料として水素が選択され、燃料電池車の商用化に向けた 25 年にわたる道筋が確立されました。
1990 年以降、気候変動、燃料の独立性を支持する政策、特にカリフォルニアにおける大気質規制など、水素燃料電池自動車を将来の製品としてターゲットにするという決定をさらに肯定する XNUMX つの勢力が登場しました。
バッテリー電気自動車（BEV）
しかし、過去 40 年間で、バッテリー電力のみに依存するバッテリー電気自動車が復活しました。 例としては、日産リーフ、GM スパーク、起亜ソウルなどが挙げられます。 60～220マイル走行するとバッテリーが消耗し、住宅用回路か商業センターや職場にあるXNUMXボルトの専用充電器に差し込んで再充電する必要があります。 充電時間は、電圧、充電器技術、およびバッテリーの「充電状態」（バッテリーの消耗度）によって異なりますが、車両を完全に充電するには通常 XNUMX ～ XNUMX 時間かかります。
BEV の魅力は、その航続距離が一般の旅行のほとんどを満たし、自宅での充電が便利で、運転が振動がなく静かであることです。 車両サイズが比較的小さいため、取り回しが良く、駐車も比較的容易で、走行中に大気汚染物質も発生しません。 BEV には、電力網のリソースが十分に活用されていないときに夜間充電することで電力網のバランスをとる可能性もあります。
BEV にとって問題となるのは、車両の充電に必要な時間と、ドライバーが経験する走行距離の不安、つまり走行距離の制限に対する不安であり、これにより車両の有効航続距離が実質的に減少します。 また、充電は電力網に負担をかける可能性があり、特にアパートに住んでいる人にとっては、利用できる充電インフラがない場合もあります。
カリフォルニア州のゼロエミッション車義務に従い、BEV は 1990 年代に初めて商品化されましたが、2000 年代に市場は衰退しました。 現在、多くの乗用車が販売またはリース可能であるため、市場では、航続距離は限られているが便利なこの車両に対する一般の需要を評価することが試されています。 バッテリー技術の進歩により、航続距離が伸びる可能性があります。
ハイブリッド電気自動車（HEV）
ハイブリッド電気自動車は、ガソリン燃焼エンジンを搭載した BEV で、電気を生成し、電気モーターと連動して車を動かします。 従来のガソリン車と同じ 300 マイルの航続距離を実現できます。 また、高度なソフトウェア制御により、燃焼エンジンがバッテリーと相互作用して、高効率と汚染物質の排出量の削減を実現します。
HEV は 2000 年から米国で販売されており、1997 年にトヨタが日本で初めて導入したプリウスがその顕著な例です。 2012 年と 2013 年、プリウスはカリフォルニアで XNUMX 万台以上が販売され、最も売れた車となりました。これは、消費者がこの車を非常に積極的に受け入れたことを反映しています。
プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）
PHEV は、60 ～ 40 マイルの電気走行距離を提供できるバッテリー容量を追加した HEV です。 たとえば、シボレー ボルトは、ガソリン発電機が作動するまでバッテリー電力で約 300 マイル走行できます。これにより、自宅で一晩バッテリーを再充電できる利便性が得られ、米国国民の大多数が超えることのない XNUMX 日の電気航続距離が可能になります。 また、PHEV は、一般の運転者が慣れ親しんでいる XNUMX マイルの航続距離を提供します。 
プラグインプリウスはより大きなバッテリーを搭載し、完全電気自動車を備えています。
ハイブリッドモードに入るまでの航続距離は約10マイルです。 トヨタ
水素燃料電池電気自動車 (FCEV)
燃料電池自動車はハイブリッド電気自動車であり、XNUMX つの大きな違いがあります。 燃料電池は、空気中から水素などの燃料と酸素を取り出して電気を生成する電気化学装置であり、ボンネット内のガソリン エンジンに代わるものです。 燃料電池は効率が著しく高く（従来のガソリン自動車のXNUMX倍）、走行時の大気汚染物質の排出がゼロです。 反応の生成物は水であり、空気中に残った窒素と一部の酸素とともに排気管を通って排出されます。 そして、ガソリンタンクの代わりに水素貯蔵タンクがあります。 燃料電池車の給油時間は従来のガソリン車と同等であり、燃料も国内で調達できます。
燃料電池自動車に関連する課題の一部は、全国的に水素燃料供給ステーションの数が限られていることです。 カリフォルニア州には米国で最も多くの水素ステーションがあり、51年末までに2015か所が稼働し、70年末までに2017か所以上、100年までに2020か所が稼働すると予想されている。燃料電池の受け入れを支援するには、XNUMXか所のステーションが初期の最低限とみなされている。州内の車両。
今後
市場は、BEV が従来のガソリン車の魅力的な補完物 (代替品ではない) であることに気づき始めています。 ガソリン駆動の HEV および PHEV は、市場が慣れ親しんだ走行距離とサイズの全体的な運転体験を維持しながら、環境規制を満たすために登場しつつあります。
車両のコストと車両の運転コストは、あらゆる実用的な目的から見て、競争力があり、魅力的です。 電気代とガソリン代に応じて、XNUMX マイルあたりのコストがどちらかに有利になる可能性があります。 PHEV は、顧客に電気またはガソリンのいずれかを使用するオプションを提供します。
燃料電池電気自動車は、ハイブリッドおよびプラグイン電気ハイブリッドの自然な進化として登場しています。 その結果、BEV と FCEV は、軽量輸送ニーズを満たすための従来のハイブリッドガソリン車に代わる次世代の代替品となることが予測できます。 BEV は利便性と操縦性を提供し、FCEV は航続距離、車両サイズの柔軟性、および迅速な燃料供給を提供します。 どちらの車両も燃料の独立性、地政学からの分離、そして魅力的な機能を実現しています。 環境特性.
現在、バッテリー電気自動車と燃料電池自動車の購入コストと運用コストは同等です。 将来的には市場競争や技術の進歩により水素のコストは下がり、電気代は上昇する可能性が高い。 つまり、燃料電池電気自動車の走行にかかるマイルあたりのコストは、バッテリー電気自動車と比較して低くなる可能性が高くなります。
この記事は、最初に公開された 著者について
スコット・サミュエルセン博士は、カリフォルニア大学アーバイン校 (UCI) の機械工学、航空宇宙工学、環境工学の教授です。 彼は、米国エネルギー省およびカリフォルニア州エネルギー委員会の先進電力およびエネルギー プログラム、UCI 燃焼研究所、および国立燃料電池研究センターのディレクターを務めています。 サミュエルセン教授は、先進的な発電システムの商業化を加速するために重要な技術と市場のハードルに対処するユニークな官民連合であるカリフォルニア定置型燃料電池協同組合の共同議長を務めています。
