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EVバッテリー交換と超高速充電

Battery Swap Kiosk

世界的な電気自動車革命の次の 10 年に入っても、バッテリーの充電時間は依然としてクリアすべき最大のハードルです。 2 つの主要なソリューションとしてバッテリー交換と超高速充電 (XFC) がありますが、「ユースケースに応じて」市場、アプリケーションごとに選択されると考えています。

ただし、経済的なトレードオフは流動的なターゲットであり、バッテリーは新しい化学物質によって新たに商品化され、新しい EV 電力アーキテクチャが登場するにつれて変化します。 では、トレードオフが現在どこにあるのか、将来どこに移行する可能性があるのか、そして 5 分間の EV バッテリー充電の可能性を見てみましょう。

現在、バッテリ交換はどこで利用されていますか?

今日のバッテリー交換の 2 つの主な用途には、タクシー、配車サービス、スクーターなどの小型二輪 EV など特定の車両が含まれます。

スクーターやオートバイ用のバッテリー パックは、ほとんどの人が手に取れるほど小さいため、バッテリー交換作業が大幅に簡素化され、コスト削減が可能になります。 また、小型車用のバッテリーパックは一般的に、大型EVに比べて電圧が低いため、充電時間が長くなり、バッテリー交換システムの魅力がさらに高まります。 アジア、インド、ヨーロッパでは人口密度上昇と都市の集約により、小型 EV の電池交換システムの市場が短期間で普及しており、当面は堅調に推移すると思われます。

台北地下鉄駅の近くにある Gogoro 電動バイクのバッテリー交換ステーション
ドイツ、ミュンスターのスーパーマーケットにある Tier バッテリー交換ステーション

中国とヨーロッパ、そして米国はそれほどではありませんが、タクシー車両と配車サービスもバッテリー交換に変わりつつあります。 乗用車にバッテリー交換を実装するコストは、小型の EV に比べてはるかに高くなりますが、充電ステーションで待機する代わりに、街中で稼働し収益を生み出すことができるため、正当化されます。 バッテリーが非常に急速に充電でき、タクシーや配車業者にとって経済的な問題がなくなるまでの話ですが。

サイズ(および電圧)の問題

四輪車の EV バッテリ パックは、手動で交換するには大きすぎるため、自動化が必要です。 自動化されたシステムは高価であり、通常、EV の特定モデルまたは特定のバッテリー パックで使用するように設計されています。 これらの要因により、スクーターやオートバイと比較して、大型の EV ではバッテリー交換のコストが高くなります。 そのため、同じタイプのEVが多数ある特定車両には経済的に展開できますが、車両が限定されます。

今日の 400 V EV パワー トレインとバッテリー パックでは、充電速度が制限されています。 これが車両でのバッテリー交換の使用を促進する主な要因です。 車両向けバッテリー交換システムの変革のために、2 つの課題があります。それは、より優れたバッテリーとより高い電圧のシステムです。 最初のものは既に市場に導入されています。 800 V 以上のバッテリー パックは、いくつかの EV で利用されています。 EV の充電に数時間かかる場合、電池交換は理にかなっています。 バッテリ電圧が高いほど、XFC が有効になり、充電時間が短縮されます。 それは市場ニーズと利用者の考えが変わるかもしれません。 バッテリー充電に 15 分程度しかかからない場合はどうでしょうか?

Solid Power のこれらのバッテリーはパイロット生産中で、約 15 分で充電できます。
(画像: Solid Power)

近い将来、15 分間の充電が実現する可能性があります。 QuantumScape や Solid Power などの企業は、15 分間の充電を実証しており、パイロット生産を開始しています。 それは、ガソリンタンクの補充やバッテリーの交換よりもまだ長いかもしれませんが、車両の運用では、給油中に清掃および洗浄されることがよくあります。 車両を洗浄するプロセスは、タンクを充填するよりも時間がかかる場合があります。 こういったことからもXFC および高電圧バッテリー パックのシステムが普及する可能性が広がります。これは今後の充電時間と費用対効果によると考えます。 よってEV の充電速度が速くなると、バッテリー交換システムの魅力は薄れます。

5 分間の充電?

EV バッテリー パックの 5 分間充電は、バッテリー交換不要など、多くの点で画期的な開発となるでしょう。 StoreDot、EExion、Nyobolt などのいくつかの組織は、約 5 分で充電できる EV 用の高度なバッテリーとスーパーキャパシタの開発に取り組んでいます。 これらの 5 分間充電はスクーターだけでなく、大型の EV もターゲットにしています。 これらの努力が実を結ぶのは数年後です。 したがって、バッテリーとEVの技術が進歩し続けるにつれて、バッテリーの交換システムは完全になくならなくても、ニッチなシステムになる可能性があります。

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