電気自動車の「燃料タンク」の大きさはどれくらい？

オープニング

電気自動車の愛好家は、「なぜほとんどの電気自動車の最高速度は電子的に制限されているのですか?」という 2 つのまったく合理的な質問をよくします。 「同じ内燃機関車と比べて航続距離が低いのはなぜですか?」

これらの疑問に対処するには、さまざまな推進燃料のエネルギー密度を調査する必要があり、もちろん、通常は電気自動車のモーターを駆動する高電圧バッテリー パックに蓄えられる同等のエネルギーも調査する必要があります。

ガソリンとディーゼルのエネルギー含有量

今日世界で最も人気のある 2 つの燃料のエネルギー含有量から始めましょう。ガソリン 1 リットルのエネルギー含有量は 9 kWh、ディーゼル 1 リットルのエネルギー含有量はほぼ 10 kWh です。これらのデータを大局的に考えると、40 リットルの控えめな燃料タンクを備えた一般的なコンパクトカーは、ガソリンの場合は 360 kWh、ディーゼルの場合は 400 kWh のエネルギーを搭載していることになります。

高電圧バッテリーのエネルギー含有量

現在、小型車両に搭載されている一般的な高電圧バッテリーは、正味エネルギー量 50 ～ 80 kWh を蓄えています。高電圧バッテリーの総エネルギー量はドライブトレインでは利用できないため、ここでは正味がキーワードになります。パック内には必要な上部と下部のバッファーがあります。高電圧バッテリーパックの深放電は致命的な結果をもたらす可能性があるため、上部バッファーは常に下部バッファーよりも低くなります。そのため、メーカーは下部バッファーに関してもう少し寛大です。一般に、バッファが大きいほど、バッテリーの持続時間が長くなります。これはメーカーにとって取り組むのが非常に難しい問題です。バッファが大きくなると、車両を動かすために利用できる正味エネルギーが少なくなることを意味するため、モジュールを増やしてエネルギーを増やす必要があり、その結果、車両の重量とスペース要件が増加します。バッファの問題は非常に重要です。そのためメーカーは、毎日の使用ではバッテリーの充電を 20 ～ 80% に保つように推奨しています。このようにして、充電習慣を調整するだけで、上部と下部のバッファーを増やすことができます。

推進方式の比較

次の表では、同じ自動車の 3 つの推進方式 (ガソリン、ディーゼル、電気) と、「燃料」間の同等のエネルギー量を比較しています。 ここでは例としてプジョー 208 を使用しましたが、この数字は複数の燃料バージョンで入手可能な他の車でも同様です。直接比較しやすいように、すべての燃料を kWh に変換しました。

まとめ

今日のバッテリー技術では、内燃機関車両の一般的な燃料タンクには、一般的なバッテリーのほぼ 10 倍のエネルギーが蓄えられています。一方で、はるかに優れた効率が電気自動車を助けています。上の表から、同じ走行距離を走行する場合、電気自動車が必要とするエネルギーは同等の内燃機関車よりもほぼ 3 倍少ないことが簡単にわかります。これは、最新のターボチャージャー付きエンジンや直接燃料噴射エンジン、ガソリン エンジン、ディーゼル エンジンの効率が最大 38 ～ 40% に達するのに対し、電気モーターは最大 94% の効率に達することができるため、これは当然のことです。 それでは、EVが同等の航続距離を実現するにはどれくらいのエネルギーが必要なのでしょうか?上の表を参考として使用すると、ガソリン モデルと一致するには 128 kWh、ディーゼル モデルと同等の航続距離を達成するには 158 kWh が必要です。この種のバッテリーを車に搭載すると、重量によるペナルティが膨大になり、電力消費量が増加するため、実際の数値はさらに大きくなります。したがって、現在のバッテリー技術では、ICE 車両と同じ航続距離を確保することは事実上不可能です。しかし、初期の証拠は、全固体電池がそのギャップを大幅に埋める可能性があることを示唆しています。また、別の関連問題である充電にも大きく役立つはずです。

以下の表で、燃料間の充電電力の比較を確認できます。

今日の最先端の電気自動車は、最大 270 kW の電力で充電できます。 50 リットルのタンクに相当する「充電」電力は、ガソリンの場合は 13,500 kW、ディーゼルの場合は 15,000 kW です。 ICE車の「充電」時間は約2分だからだ。繰り返しますが、「充電」速度の違いは、ICE 車両に比べて非常に大きくなります。

明らかに、この問題は、車を使用していないときに夜間に電気自動車を充電することである程度軽減できますが、これは ICE 自動車では不可能です。また、EV の「タンク」は非常に小さいため、実際の充電時間の違いは、充電速度の違いが示すほど大きくありません。 それでも、さらに高速な充電オプションが必要なのは明らかであり、それが遠くないのは良いことです。