我が家にEV・電気自動車登場

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電気自動車基礎知識(各種辞典)

ウィキペディア辞典
マイクロソフト・エンカルタ辞典
日立・平凡社世界大百科事典
動画・EVの歴史NHK教育TV『サイエンスゼロ』より
























                    EV前面外観                       新旧車交替

T EV選択理由
   比較検討した車種(軽自動車)、1,天然ガス自動車 2,ハイブリッド自動車 3、EV(電気自動車)
   検討結果
   1,天然ガス充填所が県内南西部に偏在(3カ所)し筆者の住む近郊にはない。ガソリン車よりCO2排出量少ないが枯渇性化石燃料であること。
   2,ハイブリッド自動車、業務用しか発売されておらず、順ガソリン車より省燃費でCO2排出量少ないが枯渇性化石燃料使用は変わらない。
   3,EVは現在国内メーカーも開発中で09年にはM社が発売を予定している、最も実用化が近いクリーン・カーで我が家の太陽光発電も利用でき
     NHK教育TVで国内中小企業が高齢者や障害者の要望を取り入れた超小型のEV製造社が紹介され、現地(富山市)を訪れ、完成車の輸入
     販売も手掛けている事を知り、試乗し更に一段と仕様を向上した車種の購入を決断した。

U EVの特徴

  @環境負荷が極めて低いクリーンカー
   地球温暖化ガス(CO2)排出ゼロ
   騒音極めて低い(エンジン音ナシ、風切り音とタイヤ接地音が中心)(将来視覚障害者のための配慮が必要)
   都市のヒートアイランド現象を招く大量の排熱を発生しない。

  A動力源が電気である
    太陽光、風力、バイオガス(人間や家畜の糞尿から発生するメタンガス)等自然(リサイクル)エネルギーから得られる電気を利用できる
    自宅に太陽光発電装置があれば発電した電力を利用できる。昼間余剰電力を\26/Kwhで売電しておき、深夜(23:00〜7:00)に車に充電
    すれば\6/Kwhで購入し充電できる。

  B車の保有エネルギーの有効活用
    坂道を下る時や信号で停車する時、駆動用モーターを発電機に切換、車が保有する位置(高さ)や速度のエネルギーを電気として回収する
    回生装置がEVには標準装備されており、発電した電力は電池に充電しておき走行時に再利用できるので、一回の充電で走行できる距離の
    延伸に役立つ。内燃機関(ガソリン、ディーゼルエンジン)の持たないエネルギー回収利用出来るEVの持つ最大の特徴といえる。
    実体験実績、R306の海抜628mの鞍掛峠(滋賀県・三重県県境)に行った際往路(登り道)の電池消費量(SOCメーター)が40%だったのに対し、
    復路(降り道)では25%で15%の電池使用量が少なく、降り坂で回生ブレーキが発電し回生出来たことを示す実績データを得ている。
    回生ブレーキは新幹線や電車などモーターを動力とする交通機関の省エネ標準装備である。
    ガソリンエンジンではエンジンブレーキを降り坂で使うが、エンジンのシリンダーとピストンの摩擦抵抗や減速機の摩擦抵抗を利用している。
    エンジン付き自動車はエンジン内部や減速機の摩擦抵抗にうち勝つエンジンの力で車を走らせる効率の悪い交通機関である。
    それに反して電気自動車は動力伝達系にほとんど摩擦抵抗がないため、一寸した勾配があれば動き出すのでサイドブレーキのかけ忘れは
    禁物である。

    ハイブリッド車ではモーターを装備しているので回生ブレーキで発電した電気を蓄電池に蓄えておき加速時等大出力が必要なとき
    モーター補助駆動で燃費低下に役立て居る。

  C構造がシンプルでエネルギー効率が高い
    EVは電池とモーターと制御装置の三つの主要部品で構成され、単純なため効率が高いと同時に故障発生率も低いと予想でき、
    量産出来れば価格の大幅削減も期待できる。

  D速度調節が容易
    ゼロから最高速度まで無段階にアクセルの踏み込みだけで調節可能、新幹線でも発車から最高速(300Km/H)まで一切ギヤーを介せず
    制御のみで無段階的調節がかのうである。
    アクセルから足を放すと自動的に回生モード(モーターが発電機)に変わり発電電力は電池に充電されリサイクル利用できる。
    ブレーキを踏み込むと回生力が増し制動が強く働き、時速20Km/h以下で機械的ブレーキが掛かり停車する。

V 新旧車仕様比較

仕様項目 旧ガソリン車 新電気自動車
車名 ワゴンR REVAi
種別 軽自動車 軽自動車
原産国 日本 インド
乗車定員 4人 4人(大2小2)
車両重量 820 790
車両総重量 1040 900
車体寸法 長さ 3,295 2,638
1,395 1,324
高さ 1,690 1,510
動力 種類 ガソリン 電気
エンジン ACブラシレスモーター
出力 55PS/5500 13Kw
トルク 5.8/5800 52Nm
性能 回転半径 4.6m 3.8m
最高速度 不記載 80(128)Km/h
登坂能力 不記載 20度
パワーステアリング機能 あり なし
@連続走行距離 350Km 110Km at 60Km/h
80Km
満タン時 満充電時
Aエネルギー容量 ガソリン・30L 鉛電池・48V/200Ah
充電時間 100V ーーー 9時間
200V ーーー 5時間
優遇制度 補助金 ーーー 48万円(価格の約25%)
軽減取得税適用 ーーー 通常の1/10
実績燃費 原単位 0.08リットル/Km 0.2Kwh/Km
金額換算 \11.2/Km \1.2/Km
燃費原価 ガソリン\140/リットル 深夜電力\6/Kwh
環境性能 CO2グラム発生量/Km 185 *0〜60
備考 *自然エネルギー発電(太陽光・風力)電力利用時はゼロ

 W コンビネーション・メーター紹介(蓄電量表示機能中心に)
    
   左;速度計外周マイル時速表示、内周キロ時速表示
   左下;角型無表示;液晶式走行距離計(キロ表示)キーONで表示
      ;右隣の黒いボタンはA,B切換可トリップ式走行距離計(0.1キロ表示)の切換リセットボタン
   縦列表示灯;最上は中立表示灯、走行切換ノブ(後退、中立、前進、ブースト)が中立位置であることを表示、ブーストは強加速(Max 128Km/h)
           ;二番目プラグ型充電中表示灯(充電中は青色点滅、青色連続点灯で満充電完了を表示
           ;三番目は蓄電量低下表示灯(蓄電量が35%以下で赤色点滅点灯、蓄電量25%以下で赤色連続点灯
           ;四番目は搭載制御用コンピュータ異常表示灯
           ;五番目はアクセルペダルを強く踏み込むと加速大となる超過電流表示赤色灯、
                 アクセルペダルから足を外すと青色点灯に変わり回生ブレーキが働き充電中である事を表示赤青2色切換表示
   右側メーターは蓄電量示す。満充電時は針が右端F100%を示す。青色範囲は蓄電量40%〜100%を指す。
              黄色は20%〜40%を示す(充電要)。赤色帯0〜20%は電池損傷回避のため早期充電を促す。
   右下5個の表示灯説明省略
   筆者コメント
   蓄電池残量をアナログメーターで把握でき便利、デジタル表示だと利便性は更に増すが、今夏のように猛暑で冷房使用が増えると
   電池消耗が走行距離と関係なく増えるので、注意を要する。エンジン車では冷房使用で燃費悪化を意識しなかったが、EVに代わって
   長い登りの後で長い降りが続くと回生ブレーキによる蓄電量の増加(減少遅延)を実感出来る。

X 将来の発展性
    本車両は鉛電池を使用しているため、充電量が少なく走行距離は短いが、将来リチュウム・イオン電池と交換することにより一回
   の充電で300キロ近く走れ、急速充電で日帰り500キロ走行も不可能ではない。

   理由は充電量が少ないため必要最小限の電装品しか装備していない省エネ装備を徹底しているため。
   従ってパワーウインドウ、パワースティアリング(ハンドル操作軽減装置)
   最近はドアーの開閉まで電動で行う車種が出現しているが、電気系統の故障で二次災害の起きる事態を否定できない。
   
   電気装備の省エネ化が計られているからと重電気装備はエネルギー消費増となることは不可避で、省エネ時代への逆行である。
   
Y 電気自動車とガソリン自動車の環境性能比較

  算定条件 
  @ガソリンの(高位)発熱量 10,320Kcal/Kg・重量ベース
  Aガソリンの比重  0.7kg/リットル(山根一真著『環業革命』 39頁
  Bガソリンの(高位)発熱量  7,224Kcal/リットル・容量ベース
  Cガソリン車の燃費 10Km/リットル=0.1リットル/Km
  D電気自動車の燃費 0.2Kwh/Km 約1千Km走行時充電した充電量からの実測値
  E熱量→電力換算係数(物理換算係数) 860Kal=1Kwh
  Fガソリン燃焼に伴うCO2発生量 2,310g-CO2/リットルーガソリン(山根一真著『環業革命』 39頁
  G市販電力中のCO2量 425g-CO2/Kwh (2005年の全電力会社のすべての様式を含む発電実績ー電力業界HPより)
  Hトヨタ最新型ハイブリッド車『プリウス』の燃費 35.5Km/リットルーガソリン (カタログ値)=1/35.5=0.028リットルーガソリン/Km
  I太陽光発電装置の生産と設置に要したエネルギーからのCO2発生量 53g-CO2/Kwh(電力中研公表値)

エネルギー消費量計算結果
   電気自動車1Km走行に必要なエネルギー(熱量換算)=0.2Kwh/Km×860Kcal/kwh=172Kcal/Km
   ガソリン自動車1Km走行に必要なエネルギー(熱量換算)=0.10.リットル/Km×7,224Kcal/リットル=722.4Kcal/Km
   ハイブリッド自動車1Km走行に必要なエネルギー(熱量換算)=0.028リットルーガソリン/Km×7,224Kcal/リットル=202.3Kcal/Km

CO2発生量計算結果
  A一般ガソリン車 0.1リットル-ガソリン/Km×2,310g-CO2/リットルーガソリン=231g-CO2/Km
  Bハイブリッド車 0.028リットルーガソリン/Km×2,310g-CO2/リットルーガソリン=64.7g-CO2/Km
  C市販電力でEV車 0.2Kwh/Km×425g-CO2/Kwh=85g-CO2/Km
  D太陽光発電でEV車 太陽光発電時は太陽光エネルギーのみのためCO2発生はゼロである
  E太陽光発電装置設置に要したエネルギーからの発生CO2は 0.2Kwh/Km×53g-CO2/Kwh=10.6g-CO2/Km

走行エネルギーコスト(燃費)試算1キロ走行に必要なエネルギー費
  試算条件@ガソリン140円/リットル、A充電用電力は時間帯契約の夜間帯料金 6円/Kwh 昼間帯 26円/Kwh
  イ一般ガソリン車 =140円/リットル×0.1リットル/Km=14円/Km
  ロハイブリッド車=140円/リットル×0.028リットルーガソリン/Km=3.92円/Km≒4円/Km
  ハEV車夜間充電=0.2Kwh/Km×6円/Kwh=1.2円/Km≒1円/Km
  ニEV車昼間充電=0.2Kwh/Km×26円/Kwh=5.2円/Km≒5円/Km

Z 計算結果の一覧を下表に示す
   

 EVは停止中は駆動モーターが停止するためガソリン車のアイドリングに相当するものは無く
左円グラフの19%と更に減速時の運動エネルギーは回生ブレーキで発電し蓄電池にリサイクル
蓄電されるので8%をプラスした27%、約3分の1のエネルギー消費が少なくて済むことが実証
される。










項目 単位 EV ハイブリッド ガソリン車
燃費 0.2Kw/Km 35.5Km/リットル 10Km/リットル
消費熱量 Kcal/Km 172 202 722
比較 1 1.2倍 4.2倍
発生CO2 g/Km @0、A11B85 65 231
比較 A1 A5.9倍B0.8倍 A21倍B2.7倍
走行コスト 円/Km C1〜D5 4 14
比較 C1D1 C4倍D0.8倍 C14倍D2.8倍
注@太陽光発電時はゼロ、A太陽光発電装置生産と設置に要したエネルギー中のCO2を見込んだ場合B市販電力で充電の場合
  C夜間充電の場合、D昼間充電の場合
参考
 慶大グループが開発した時速370Km/hを記録した8輪EV『エリーカ』の燃費が深夜電力充電で1円/Km と公表している。
 試算を通じて、内燃機関自動車が如何に効率の悪いエネルギー多消費の交通機械であるか再認識させられた。


加速性能が優れたEV
      資料映像
      慶大が開発したEliica(エリーカ):出典 NHK総合TV『NHNスペシヤル世界最速電気自動車への挑戦』(2004/4/10)
      三菱が来年発売予定のMiVE(ミーブ):出典NHK教育TV『サイエンスゼロ特選・進化する電気自動車』(2008/1/4)


車が排出する温暖化ガス(CO2)量車種別比較
日本自動車研究所2006年研究結果(NHK教育TV『サイエンスゼロ』で放映(2007/10/14)

燃料電池自動車には燃料の水素(H2)を製造時発生するCO2を含む。
電気自動車は発電の様式別比率によって毎年異なる。太陽光発電のみの場合はゼロとなる
車種 略称 CO2
g/Km 比率
電気自動車 EV 50 25
燃料電池自動車 FCEV 80 40
ハイブリッド自動車 HBEV 120 60
ガソリン自動車 200 100
    CO2量はKg/Km





         ソーラーEV化完成
ソーラーEVとはソーラーカーと異なり一般道路を走れるソーラー発電付き
電気自動車です

ソーラーEV化主目的 @鉛電池(最新のリチュウムイオン電池に比べ蓄電量は重量比1/3と少ない)のため一充電の走行距離が80Kmと
                      短距離のため、走行中の補充充電で走行距離の延伸を計る
             問題点 @小型車両のため搭載パネル発電力は0.08Kwと矮小なため、通常の屋根設置時の発電量で推算するとMAX 0.2Kwh
                      程度しか期待できない。延伸距離 1キロ程度にすぎない。
                     A太陽光受光が安定している屋根設置に比べ市街地走行等で受光が断続的で不安定な場合の出力が如何なものか?
                      更に、化学変化を経て充電する蓄電池充電への影響は如何?究明すべき困難な課題である。
             期待点 @発電パネルは一般に多結晶式で濃紺色のため太陽の輻射熱を受けて温度が上昇する、発電量はパネル温度上昇に
                      比例して低下する傾向があるが、走行中は風冷されるため温度上昇が抑制され発電量増加も期待できる。
                     A更に屋根上をパネルで覆い太陽の輻射熱遮断する効果もあり、夏場の冷房負荷が軽減され冷房電力消費も減り、
                      蓄電量消費も減るため、その分走行距離の延伸も期待できる。
                      


ソーラーEP全貌                                            充電制御器

    

PVパネル配置状況                                 充電コントローラー・リモート表示器

発電装置仕様
名称 型番 寸法 仕様 個数 メーカー 備考
発電モジュール SJJ20 538×350×35×2.6Kg 多結晶型・12V×20W 4 シェルソーラージャパン モジュール面積=0.753m^2
106W/m~2=変換効率は
10.6%
充電制御器 C・40 256×124×58×1.8Kg 12/24/48V切換式,Max40A 1 Xantrex,旧Trace
遠隔デジタル表示器 CM/R 120×120×40 直流電流(A)・電池電圧(V)
電力(W)・累計電流容量(Ah)
多色LEDで状態表示
1 Xantrex,旧Trace

発電モジュール(発電パネル)の取付は耐候性を考慮しアルミ製構造材をステンレスBNで組立取付た。
                  総装備費は概算20万円(主要部品はネットで購入)                                                                                     


       


リチュウムイオン電池に改造完成
(2011年4月)国内輸入販売ディーラー工場にて(富山市)

改造に至る経緯
 購入後2年経過で、電池蓄電量が低下し滿充電での走行可能距離は月を重ねる毎に短縮し3年目に入ってからは30キロ未満となり特に冬場は20キロ台となり
リチュウムイオン電池化の検討を本格的に開始した。
 ディーラーは西欧向けにはリチュウムイオン電池搭載車を輸出しており鉛電池からの改造キットを開発中との情報を得ていたので、キットの発売を待望していたが進展の情報が一向に得られないので武岡自動車工芸オリジナルの小型車にはリチュウムイオン電池をすでに採用しているので技術はお持ちと判断し武岡専務に直接交渉して新電池改造を受諾頂いた。
 改造の基本的方針
 @運転席と助手席下の電池搭載容積を最大限活用し充電密度がアップする分を蓄電能力増を図る事とし検討の結果下表の改造前後諸仕様参照
   リチュウムイオン電池は中国製のリン酸鉄系で充電密度は日本製に比較して劣るが安全性に優れているので、米中は連携し日本製の主導権を奪取す
   べく努力している。
 改造効果と電気自動車・電気自動車の特性比較
 @滿充電走行距離記録は滋賀県・三重県県境の海抜800mの鞍掛峠越をして三重県側の平坦地まで下降し再び鞍掛峠越をして滋賀県側に戻ってくる
  走行実績の記録であり下降時は電池を使用せず逆に回生ブレーキ(走行用モーターを発電機に切替え車のエネルギーを電気に変えて蓄電するシステム)
  で蓄電したためと分析できます。
 Aエンジン式自動車も下り坂でエンジンをブレーキ代わりに使いますがエンジンが回転している限り自動的に燃料は供給され
  燃費向上どころか燃費悪化を招きます。エンジンや駆動系の機械的抵抗熱に変えて制動に役立たせているものでエンジンキーを切っても燃料は供給され   続けるので燃料が燃焼しないために潤滑油を薄めエンジン焼き付けといった重大故障を招く事になります。又、エンジンを切ってブレーキだけで長い下り坂
  を走行するとブレーキライニングが急激に焼滅しブレーキでメタルタッチを起こし発熱発火を招く危険性があります。エンジンブレーキはエンジン車の宿命です B一方電気自動車は一般道路走行時信号による停止時には駆動用主モーターは停止し(電池消費せず効率的です)モーターは停止から最高速度までアク   セルペダルの操作だけで可能で完全な2ペダル式です。従って高速道路を走っても信号停止が無くても燃費改善はありません。逆に高速走行による空気
  抵抗の増加(速度とエネルギー消費の関係は速度の3乗に比例するといわれ速度が2倍になればエネルギー消費は8倍に増えるため、電気自動車で高速   道すると燃費は悪化します。
  一方、ガソリン車では高速走行で燃費が悪化しても信号停止が無くなるため燃費が改善されます。但し今後アイドリング停止装置装備の義務化になれば
  電気自動車同様高速道走行燃費改善効果は無くなります。

電池 滿電走行距離 電池種類等 充電速度
電圧 容量 充電量 重量 (期待) 実績 Kwh/h
V AH Kwh Kg Km 100V 200V
改造前 48 200 9.6 80 80 鉛電池 12*6=48V200Ah 0.5-1 1.5-2
改造後 48 240 11.5 -150 (120) 160 Li-ION電池 3v*16=48V 240Ah 1-1.5 2.5-3



上図はリチュウムイオン電池の充電状況表示

電気自動車を止め以前のガソリン車(軽ワゴン車)に復帰した理由
@一回の満充電鉛電池で80Km走行で飽き足らず購入ディーラーからメーカーがリチュウムイオン電池改造キットを売り出し主輸出先のイギリスではリチュウムイオン電池改造車が増加しているとの情報を得たので
 日本への輸入と改造を要請したがメーカーが日本の要求に応じてくれないのでディーラ社(小型の障害者向け特注自主設計生産している当該企業のニュースがNHK教育テレビで放送された事もあり)技術力を信用し
 リチュウム化改造を要請(注文)した。
Aしかし日本では汎用のリチュウムイオン電池を製造販売していないので取り寄せたのが中国製であった。当時NHKTVニュースでも中国ではリチュウムイオン電池搭載の小型電気自動車が生産販売されているとの
 情報等ありメーカーの日本事務所も品質は保証するとの事なので改造業者に中国製の使用を承認し約3M後改造完了帰ってきた。
B改造後満電走行可能距離を50%増の120Kmと予想していたが160Kmを達成した。
C160Kmの記録に励まされ滋賀県内最高峰岐阜県境にある伊吹山(1,337m)山頂駐車場へのドライブをまずは一人乗りで挑戦を試み、往路名神?関ヶ原経由・帰路国道305・21・8号経由走行距離約120Kmを無事走破
 但し等弔辞電池残量は1/3以下であり下阪時は回生充電量増のため車速を遅くしジュッ電時間を増す運転実施した。2回目は家内(約40kg)同乗で試走するも重量増で登坂速度を他の登坂車に迷惑を及ぼさないよう
 配慮したにも関わらず到着時残量が僅少のため有料登山路管理事務所と交渉100Vコンセントから充電させて頂いている間に上場最長遊歩道をゆっくり一周(約1時間)で充電できた量は僅少であった(麓からの送電
 容量不足による電圧降下等が原因か?)翌年には電気自動車来頂車対策として充電設備設置の計画ありとの事であった。無事自宅には到着
Dその蓄電計が正常なのに関わらず当然の電欠で近隣の住宅・事務所に充電のための一時コンセント借用をお願いするも断られJAFの車運搬車のお世話になった事や、自宅近くの片側一車線の幹線道路で突然の
 電欠停車があり幸い裏道の知人宅まで押して移動し充電帰宅トラブルもあり改造実施社に軽4WDワゴン車との交換を申し入れ我が家の約5年の電気自動車時代は卒業した。

追記
 最近は本格的EVが大手メーカーから売り出され不具合のニュースも皆無で安心してEVライフを満喫できる環境も整ったので購入したいが年金生活者にでは高値の花で
     中古車も出回り始めているとの情報も得ているので近い将来購入したいと思っている。

 

トヨタ自動車が発売開始した燃料電池車『ミライ』の環境評価は具体的科学的根拠を示し近日中HPの『私の主張』で公表したい。


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