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日産EV用プラットフォームは電池水冷方式へ

生きていた“ゴーン計画”、日産がEV専用プラットフォームを20年量産

走行用電池の熱マネジメントは、電池の性能を大きく左右する。Teslaが電池パックの中に冷却液を流して強制的に冷却しているのに対して、初代ZE0から2代目ZE1まで日産リーフは自然放熱に頼っている。走行用電池があまりにも高価であるため、コスト低減の目的で電池冷却機構は省略されたといわれている。モデルSの発売が2012年6月で価格は1000万円以上するのに対して、日産リーフは2010年12月に400万円弱で発売されたことからも、日産のコスト低減努力が相当なものだったことがうかがえる。しかし、日産リーフの電池はアリゾナ州など高温環境で顕著に劣化することが発覚したり、急速充電を繰り返すと電池温度が高くなって保護のため充電電流が制限されたりと、自然放熱に頼った電池温度制御の問題点が指摘されていた。

日産、三菱、ルノーが2020年ごろに共通のEV用プラットフォームを採用した車を市場投入するとアナウンスされたときも、2010年ならいざ知らず2020年にもなって受動的な熱マネジメントに頼るEVは難しいだろうという思いを抱いたものだ。予想通り、2019年の東京モーターショーで披露されたクロスオーバーEVのコンセプト車アリアを含む新プラットフォーム車は水冷式になる可能性が高いというコメントが開発担当者から出た。電池の劣化は日産リーフの抱える最大の問題といっても過言ではないから、次の車からは温度管理が強化されて気苦労なく乗れる車になってほしい。

 リチウムイオン電池は床下に敷き詰める。日産はこれまで電池パックの冷却冷却方式として、自然空冷を採用してきた。アリアを含む新PF採用車は、水冷方式に切り替える可能性が高い。「電池の性能を安定化させたり劣化を抑制したりするためには、強制的に冷却する方が良い」(前出のEV開発担当者)と判断した。

生きていた“ゴーン計画”、日産がEV専用プラットフォームを20年量産
久米 秀尚=日経 xTECH/日経Automotive
2019/10/23 20:36

2019年9月

9月の走行距離は813 kmでした。

電費は7.6 km/kWhで8月より0.1改善しました。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン136 円/Lとして燃費51.1 km/Lと同等です。

急速充電 9回、普通充電は1回、急速充電1回あたりの走行距離は90 kmでした。

2019年8月

8月の走行距離は1,590 kmでした。

電費は7.5 km/kWhで7月より0.2悪化しました。普段は1人乗りですが、4人乗りで1,000 kmちかく走ったのが影響したかもしれません。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン136 円/Lとして燃費100 km/Lと同等です。

急速充電 26回、普通充電は1回、急速充電1回あたりの走行距離は61 kmでした。

宮城県は牡鹿半島の先端から神奈川県まで夜中12時間かけて走ったときは、バッテリー温度が上がって急速充電の抑制がかかりました。やはり1年目に見積もったように効率的に大電流で急速充電できるのは1日2回が限度だと思いました。寝ている間に満充電にしておけるように、普通充電器を宿泊施設に普及させる取り組みが重要だと思います。

2019年7月

7月の走行距離は1,350 kmでした。

電費は7.7 km/kWhで6月と同じでした。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン138 円/Lとして燃費86.5 km/Lと同等です。

急速充電 19回、普通充電は0回、急速充電1回あたりの走行距離は71 kmでした。

7月後半の猛暑と、長野の方の山道をひたすら走っていたことを考慮すると、まずまず数字だと思います。

急速充電器からの騒音

電気自動車はエンジンを使わないので、音や振動が少ない。静粛性を売りにするため、日産リーフでは初代ZE0と比べて2017年にモデルチェンジしたZE1で吸音材を増設するなど、車内の静粛性を高める工夫が行われている。私も初代ZE0と2代目ZE1に乗った経験から、ZE1は車に乗り込んでドアを閉めた時点で静粛性の違いがわかるほどである。

車内の静けさに慣れてしまうと、今度は急速充電器からの騒音が気になりだしてくる。充電中には急速充電器から低い音と高い音が聞こえる。低い音は空冷ファンの音であり、充電停止後もしばらくは聞こえてくる。高い音は電流が流れている間だけ聞こえてくる音であり、おそらくは電気回路に由来する磁励音だ。磁励音は電気回路が交流電流で振動することで生じる音で、生活の中でわかりやすいのは電車が走行するときに聞こえる。試みに急速充電器で充電中の音響スペクトルをSpectroidで測定した結果が下の図である。16,000Hz付近にピークを持つことがわかる。

急速充電器HFR1-20B4 (20 kW)で充電中の音響特性

CHAdeMO規格では急速充電器の正面1mの位置で65dB以下という騒音の基準があるようだが、高い音なので耳障りだ。利用者としては、充電待ちの間、車内に居たり、離れたところにいたりすれば問題ない。むしろ急速充電器を設置する施設の管理者にとって悩みの種になるかもしれない。電気自動車乗りからすれば急速充電器はありがたい存在だけれど、それ以外の人にはただの騒音源なのだから。新しく急速充電器を設置する施設は、不特定多数の客が通行するような主要な動線からは離れたところに急速充電器を設置するといいだろう。ショッピングモールなどであまり便利な場所に急速充電器があると駐車場のEV充電マスがエンジン車に占有されてしまって充電できないケースもあるのだから、電気自動車乗りは入り口から遠くても不満に思わない。

急速充電器も倒れる暑さ RAPIDASの場合

日産リーフの走行用バッテリーは自然冷却なので急速充電や高速走行を繰り返すと出力制限がかかります。これはリチウムイオン電池が高温に弱いため60℃を超えないように制御が入るためです。猛暑の夏は始動前からバッテリー温度が高く、急速充電を2回もすれば充電電流制限がかかります。

車載バッテリーの温度が高くなくも、急速充電器側が高温の場合に充電できない事象に遭遇しました。JFEテクノス製RAPIDSは充電器内に大容量のリチウムイオン電池を搭載することで、低圧受電設備でも50kWの出力があります。RAPIDASの登場により、道の駅など20kW級の遅い急速充電器ばかりが設置されていたような場所にも50kW級の急速充電器が設置されるケースが増えたように感じています。多くのEVユーザーから感謝されている急速充電器でしょう。

RAPIDASは内蔵電池を使うため、放電しきってしまうと再充電するまで車両への充電電流が半分程度に抑制されてしまいます。残念な感じがしますが、構造上仕方がありません。さらに、急速充電器の温度が高すぎると車両へ充電ができません。真夏にRAPIDASで充電を始めようとしたところ、絶縁チェックに入ったところでエラーが発生しました。Fault Code 305、再起動してくださいというメッセージが出ていたので、充電器に表示があるコールセンターに電話したところ、本体が高温なので温度が十分低下するまで待つ必要があるという回答をいただきました。外気温が40℃近い真夏らしいトラブルです。幸い10分ほど待ってから再度充電を試みたところ、正常に充電が始まりました。電流値も91Aとまずまずの出力でした。

EVに乗って4年近くが経ちますが、急速充電器も暑さで倒れるということを初めて知りました。

2019年6月

6月の走行距離は791 kmでした。

電費は7.7 km/kWhで5月から0.2 km/kWh悪化しました。エアコンの使用量が変動の理由でしょう。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン140 円/Lとして燃費51.4 km/Lと同等です。

急速充電 9回、普通充電は1回、急速充電1回あたりの走行距離は88 kmでした。20 kW急速充電器のある商業施設で日常の買い物をするようにしてみたら、充電回数が増えました。

2019年5月

5月の走行距離は1028 kmでした。

電費は7.9 km/kWhで4月から0.8 km/kWh改善しました。気温が暑くも寒くもなかったのえ、この程度の電費になっているのだと思います。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン145 円/Lとして燃費68.9 km/Lと同等です。走行距離が月あたり1,000 kmくらいになると、ガソリン車との明確な違いを感じられます。

急速充電 10回、普通充電は0回、急速充電1回あたりの走行距離は103 kmでした。

電柱をEV充電の拠点に 東電、普及へコスト半減

電柱をEV充電の拠点に 東電、普及へコスト半減 日経新聞2019/6/11

電柱に隣接させて急速充電器を設置できるような工法をつくったことで、設置コストを下げたというニュース。工事費用が通常300万円程度なのに対して半減できるという。東電は首都圏に100台の急速充電器を設置し、需要に応じて増設する予定。
記事にある写真の急速充電器は20~30 kW級のタイプなので、50kW級やこれから増えるだろう90kW級に対応できるのかが気になるところ。
工法それ自体というよりも、地権者との交渉から工事までを一貫して請負うという新しい商品を作るというのが東電のねらいだろう。電力会社らしく急速充電器向けの電力プランをつくるというのは面白い。

ただ、EV乗りの立場から言うとEVが増えるからといって急速充電器をガソリンスタンド並みにどこにでもあるようにしなければならないかという、そうではない。これから電池容量が大きいEVが増えていくとしたら、より高速な急速充電器の設置と、「ながら充電」をできる場所を増やすことが効果的だと考えている。

より高速な急速充電器の必要性はわかりやすい。単純に考えれば、2倍の電流で充電すれば、1/2の時間で同じ電力量、同じ時間で2倍の電力量を充電できるからだ。急速充電器はどこかへ出かける経路上での充電に使われることから、充電に要する時間が短いことは良いことだ。また、初期のころは電池容量が小さかったので、充電器より電池の性能が限界を決めていた。日産ディーラーでよく見る44kWの充電器で30分充電すると20kWh強が充電できる。初代リーフの電池は安全マージンを含めても24kWhなので、すぐに充電率があがってしまいフルパワーで充電できる時間は15分そこらだった。2代目のリーフでは電池が40kWhになり、44kW充電器のフルパワーでほぼ30分間の充電が可能だ。さらにe+では電池が62kWhになったので、電池よりも急速充電器の方が限界になった。e+と時を同じくして90kW急速充電器の配備が始まったのはこういうわけだ。

急速充電の話をすると充電のために30分待っていなければならないような気持になるが、待っている必要はない。たとえば、食事をしながら、買い物をしながら、映画をみながら、宿泊しながら、というように、何か別のことをしている時間に車を充電しておければ、充電時間が長いとか短いとかいうことを気にする必要はない。いまでも自宅で寝ながら充電しているEVオーナーは多いわけで、そのような人は電池が持つならわざわざ出先で充電することはない。私の実感としても、リーフの電池が40kWhになってから高速道路のSAや道の駅で充電待ちをすることが減ったように思う。40kWhあれば高速道路を走っても250kmくらいは走れる。電池がなくならないのだから出先で充電する必要がないのだろう。マンションに住んでいたり、自宅外に駐車場を借りているような人が普通充電設備を設置しやすくしたり、大型商業施設のような人が集まってきてそれなりの時間を過ごす場所に充電器がたくさん設置されるようになれば、充電の待ち時間というのは主観上なくなる。

電柱を利用して20kW級の中速充電器が安く設置できるようになると、ショッピングモールや映画館は相性がいいと思う。その際には30分の制限をなくしてほしいものだ。特に映画は30分では終わらないので、2~3時間ほったらかしにしておけるような環境がほしい。充電待ちの人が勝手に抜き差しできるように待機場所を確保してくれるだけでもいいのだけれど。

2019/6/30追記
EVSmartブログに東電取材記事が掲載された。道の駅や高速道路のPASA、商業施設などがターゲットだという。なるほど大規模な施設なら駐車場に隣接する位置に道路や駐車場があるのだから、場所の都合がつくわけだ。同じように普通充電器の親機を設置して、近接する数台分の駐車マスで使えるようにしてほしいなあ。

2019年4月

4月の走行距離は269 kmでした。

電費は7.1 km/kWhで3月から0.4 km/kWh悪化しました。長距離の運転をしなかったので、市街地で頻繁な加速と減速を繰り返していたのが理由でしょう。

月額2,160円のZESP2に対して、ガソリン142 円/Lとして燃費17.7 km/Lと同等です。ガソリン価格が上昇してきましたが、距離を乗っていないので経済的なメリットが出ていません。

急速充電 3回、普通充電は0回、急速充電1回あたりの走行距離は90 kmでした。