急速充電ネットワーク

急速充電ネットワーク、より具体的にはHPC 充電ネットワークは、電気自動車用の公的にアクセス可能な急速充電ステーションのネットワークです。急速充電ネットワークは、電気自動車充電ネットワークのサブタイプです。

電気自動車は、発売当初は充電に特別なインフラが不要で、家庭用電源が広く普及しているという利点がある。しかし長距離の移動では充電休憩が長くなり、一晩の滞在が必要になることもある。住宅の充電ポイントは通常、220～240ボルトで7～16アンペア（1.5kW～3.8kW）に制限されている。駆動用バッテリーをフル充電した状態で目的地や中間地点に到着できるかどうかという疑問が、航続距離不安につながっている。特に大型のバッテリーを搭載していること（2012年のテスラ モデルSは600kmを超える航続距離を達成）に加えて、人々は長距離ルートに急速充電ポイントを設置し始めた。テスラのスーパーチャージャーは、最初の急速充電ネットワークではなかったものの、そのことを印象的に示していた。

相互接続された公共充電ポイントの先駆者は、1992年にスイスでパイロットプロジェクトが開始されたパーク＆チャージサイトです。このプロジェクトでサポートされたマイクロカー（四輪車）には大きなバッテリーがなかったため、3相電源コンセント（400ボルトで32アンペア）によって充電停止時間が十分に短縮され、より長い日帰り旅行が可能になりました。個人が他の会員の使用のために配電ボックスを設置する協会の形で、充電ポイントはヨーロッパでさらに広がり、主に私有地に設置されました。充電ポイントを使用するには、協会から配布される配電ボックスの適切なキーを持っていることが許可されました。

1996年にGM EV1がカリフォルニア向けに開発されたとき、公共充電ポイントはコンセプトの一部でした。GMヒューズエレクトロニクス社は、1992年に公共充電ポイント用の誘導充電コネクタをすでに提案していました。^[1]しかし、6.6kWの独立した充電器は、1.2kWの家庭用電気用の車載充電器よりもわずかに優れているだけでした。その上、州が設置した公共充電ポイントは通常、長距離の移動ルート沿いではなく、通勤者に好まれる鉄道駅に設置されていました。

2007年、チャージポイントはカリフォルニアで設立され、個人世帯向けのウォールボックスの製造だけでなく、公共の充電ステーションとしての運営も提供しました。さらに、場所を提供してくれる小売業者を見つけることができたため、チャージポイントホームの充電ステーションは220Vで16Aと32Aが広く利用可能になりました。後のチャージポイントホームフレックスは50Aまで許可しました。ヨーロッパのパーク＆チャージと同様に、最大11kWのこれらの初期の場所は、後の急速充電サービスのギャップを埋めるのに重要な役割を果たしました。同社はチャージポイントエクスプレスで、2015年6月からチャデモプラグを備えた独自の急速充電器も提供しました。 ^[2]

日本では、2006年に日産、三菱、現在のスバルが参加して電気自動車のパイロットプロジェクトが開始され、より高速な公共充電ポイントがテストされました。その結果生まれた東京電力プラグを備えた最初の公共充電ポイントは、2009年の三菱i-MiEVの発表と同時に設置されました。2010年3月には、他の日本の自動車メーカーが参加した独立したCHAdeMOコンソーシアムが設立されました。このときの最初の仕様は、最大500Vで最大125Aに達しました。50kWの直流を可能にする典型的なChademo充電ステーションは、急速充電という用語の基礎となりました。

2010年に航続距離が最大160km（100マイル）の日産リーフが登場すると、実際の急速充電ネットワークのコンセプトが開発されました。チャデモの場所は回廊沿いの都市間の道路上にあり、ナビゲーションシステムは計算された残りの航続距離とともに次の場所を示しました。50kWの充電器での充電停止では、80％に達するまでに最大30分かかりました。カリフォルニアCARBによる長距離回廊の計画は、カナダからオレゴン、カリフォルニアを経てメキシコまで25〜50マイルごとに急速充電ポイントを備えたウェストコーストエレクトリックハイウェイにつながりました。最初のコンセプトでは、日産リーフと三菱iMiEVが具体的に挙げられており、これらがサポートされています。^[3]この最初の急速充電ネットワークは2013年に完成しました。^[4]

2012年に初めて量産されたテスラモデルでは、テスラ スーパーチャージャーの設置も始まりました。チャデモの場所は、エネルギー供給業者からの125または250Aの建物接続を使用する個別の充電ステーションであることが多いのに対し、スーパーチャージャーは通常、別途設置されたコンバーターステーションから電力を供給される6〜10の充電ステーションを備えた充電パークとして設置され、エネルギー供給業者の中電圧ネットワークに接続されていました。これは、高速道路上の場所の特徴となりました。これらの充電パークの最初の充電ステーションはすでに90kWに達しており、2013年には120kWに、後に145kWに増加しました。さらに、テスラのナビゲーションシステムは、計画された旅行に必要な充電ストップの計画を引き継ぎました。

中国では、2015年から2020年の5カ年計画で80万か所の充電ポイントを建設することを決定しました。^[5] 2021年の評価（110万か所の公共充電器のリスト内）では、中国はその期間に47万か所の急速充電器を設置しました（統計的には、中国では22kWを超える充電器はすべて急速充電器としてカウントされます）。^[6]

当初、初期の電気自動車充電ネットワークにおける電気料金は、可能な限り安く設定されていました。これは、住宅接続に電気メーターを追加するだけでも、転嫁しなければならないコストが上昇するためです。最初のテスラ充電ステーションは、料金請求なしで提供されていました。ほとんどの車両がアンペア数をすべて使用できたため、充電時間 (分) による計測方法が、料金請求の一般的な基準となりました。

当時、課金用のNFCカードは公共交通機関のネットワークですでに知られていました。充電ネットワークがさらに発展するにつれて、カード リーダーが充電ステーションに統合されました。電気自動車のドライバーは、旅行中に充電ステーションの密度を高めるために、必要に応じて複数の充電ネットワークに登録する必要がありました。

急速充電ステーションへの投資コストが高いため、自動車メーカーは自社の充電ステーションをメーカー横断ネットワークに組み込むようになり、他の充電ネットワークとの協力を通じてサードパーティプロバイダーへのアクセスも可能にしながら、顧客への請求は統一されました。自動車メーカーがそれぞれ独自の急速充電サイトを構築するのに代わって、登録と請求を処理するモビリティプロバイダー（EMSP - E-Mobility Service Provider）と、充電ポイントを運用し続ける充電ステーションオペレーター（CPO - Charge Point Operator）が区別されるようになりました。現在では、モビリティプロバイダーが一般的にアプリを作成し、自社の料金プランで充電プロセスに提供できる充電ポイントを表示したり、サードパーティプロバイダーのステーションに異なる料金プランがあることをマークしたりしています。技術的には、パフォーマンス課金に対するオープンチャージポイントプロトコル（OCPP）アプローチが普及しました。

テスラのスーパーチャージャーは、電気自動車の一日の走行距離がほとんど短縮されないことを実証しました。ヨーロッパで最初のテスラのステーションは、2013年にアムステルダムからミュンヘンまでの回廊に設置され、ドライバーはすぐに使い始めました。^{[7] [8] [9]}当時、プレミアムセグメントのバッテリーが数年で大きくなることは予測できましたが、実際にテスラモデルSではそれが起こりました。2012年には当初70kWhでしたが、2014年には85kWh、2015年には90kWh、2016年には100kWhになりました。

ケーブル、プラグ、バッテリーの加熱により制限があるため、大型バッテリーの充電停止を短くすることしか可能性は限られている。9月のIAA 2015で、ポルシェは「ミッションE」のデモカーを披露した。これは車載電圧が800Vの2倍で、その2倍のレベルで充電することができた。^[10] ABBはすでに鉄道車両用の液冷式コンバーターを提供していた。^{[11] 2015年10月、ABBは150kWの充電ステーションのデモカーを披露し、2015年11月には、} Combined Charging Systemを促進するために5月に設立されたCharINコンソーシアムに加盟した。CharINは当時すでに350kWへの拡張を目指していた。^{[12] [13]} CCSのバージョン1.0は200kWまで標準化されていたが、まだ実装されていなかった。液冷ケーブルの使用は技術的に必要であり、テスラも2015年にテストしていた。^[14]

「Ultra-E」プロジェクトは、次世代の充電ステーションを促進するために設立されました。2016年10月にEUの資金援助を受けて開始され、2019年末までにアムステルダム/ベルギーからフランクフルト/シュトゥットガルト/ミュンヘンを経由してウィーン/グラーツに至る回廊に、150～200km間隔でCCSプラグと350kWを備えた25の急速充電ステーションを建設する予定です。 ^[15]付随するUltra-Eの調査では、ビジネス旅行者向けの新しいビジネスモデルを生み出すため、充電時間を20分に制限することが提案されていました。^{[16]この文書には、}高出力充電ポイント（HPC）という用語も記載されています。^{[16] [13]}

ABB社が最初に発売した急速充電器は2017年10月に要件を満たし、液冷ケーブルで最大375Aを可能にした。^{[17] [18]}当時利用可能だった400Vの電気システムを搭載した車両の場合、これにより150kWの充電ステーションが実現した。この出力が、高出力充電HPC（ドイツ語のHochleistungsladenに由来）という用語の根拠となった。その後数年間で冷却が改善され、通常500Aが可能になった。^[19] 2019年までに液冷ケーブルを使い始めたテスラV3スーパーチャージャーは、最大250kW（短期出力625A）を可能にした。

2017年10月、HPC充電ネットワークを構築するために、「Ultra-E」に関与していたほとんどの企業とともに運営会社Ionityが設立された。2020年末までに、最大350kWの急速充電ステーション400カ所が約120km間隔で設置される予定だった。 ^[20]最初の充電ステーションは2018年4月に稼働を開始し、充電ステーションメーカーのABBやポルシェと並んでトリチウムも名を連ねている。^[21]ポルシェも2018年から自社のカーディーラー設備すべてに800Vステーションを装備している。 ^[22]その予定車両であるポルシェタイカンは2019年に市場に登場した。Fastnedも同時にHPC充電ステーションの設置を開始し、最初のものは2018年3月にABBが設置した。^{[23] [24]}

2018年1月、アレゴは、322か所の拠点と27か所のEV充電ハブを備えたHPC充電ネットワークを構築する「メガE」プロジェクトを発表した。これもEUの資金提供によるもので、2025年までに最大350kWのHPC充電ポイントを合計1,300か所建設する予定だった。^[25] 2021年から、アレゴは「ファストE」拠点をHPC充電ステーションに転換し始めた。「ファストE」プロジェクトは、2016年からEUの資金提供を受けて50kWの急速充電器を40か所建設していた。しかし、充電サイトはすでに350kWに対応していた。^[26] 2022年7月、アレゴは、すでに建設されていた770台の急速充電器を備えた100か所の購入オプションを行使した。^[27]

高速道路沿いの開発は着実に進んでおり、2020年までにドイツ国内の既存の急速充電拠点の半数にHPCステーションが設置された。2022年10月には、BDEW（ドイツエネルギー・水道産業連盟）が、50kmグリッドで高速道路沿いのエリア全体をHPC充電器でカバーすることが達成され、25kmグリッドのエリア全体をカバーすることもほぼ達成されたと報告した。^[28]ドイツ連邦政府は、2021年8月からDeutschlandnetzの入札で開発を推進してきた。資金には最大20億ユーロが含まれ、1万個のHPC充電ポートを期待しており、そのうち18億ユーロが2022年に授与された。^{[29] （動画）}この資金は2022年末に延長され、2030年までの期間にさらに60億ユーロが追加され、公共充電ステーションの数が100万に達すると見込まれている。^[30]インフラ庁は急速充電器に注力したいと考えているが、具体的な目標は定められていない。これは、HPCステーションの納入期間が約1年にまで延びていると指摘する業界からの批判に基づいている。^[31]

EUレベルでは、AFIR要件（代替燃料インフラ規制）により、TEN-Tコアネットワークに沿って60kmのグリッドが設定され、2025年までに少なくとも1台のHPC充電器が設置され、2030年までにHPC充電器を備えた充電パークが設置される必要があります。^[32] AFIRは2024年4月13日に即時発効しました。^[33] 2023年から、800V電気システムを備えたTesla Cyber​​truck向けの350kWのTesla V4スーパーチャージャーが導入されました。

オランダは充電インフラに補助金を出した最初の国です。これは3つの地元事業者との合意を通じて達成され、2023年4月までに国内に5201台の急速充電器が設置されました。^[34]フランスでも同様のアプローチが採用され、地方自治体は充電ステーションを含むインフラを構築するために官民パートナーシップ協定を結びました（PIA - Programme d'Investissements d'Avenir）。^[35] 2023年には国家投資プログラム「フランス2030」が定義され、5万台の急速充電器を建設するという目標が含まれています。^[36]

米国では、欧州や中国に遅れをとっていることが指摘された。2022年には、2030年までに50万カ所の充電ポイントを建設するための資金提供プログラムが開始され、75億ドルが投入された。^{[37]このプログラムのうち50億ドルは、}国家電気自動車インフラプログラム（略してNEVI）と呼ばれる高速道路網沿いの急速充電器の建設に充てられた。 ^[38]この目的のために、全国的なAFC主要移動回廊（AFC - 代替燃料回廊）が指定された。同じプロバイダーの充電拠点は、50マイル離れており、高速道路から1マイル以内でなければならない。そうすれば、その場所に150kW以上の充電ステーションを4つ以上設置すれば、コストの80％を賄うことができる。^[39]各州が申請手続きをしなければならないため、交付手続きは遅れて始まり、2023年末までに提出された申請はわずか数件にとどまった。^[40]最初のNEVIサイトは2023年12月にオハイオ州で稼働し、4本の接続ケーブルを備えたEVgo充電ステーション1台で要件を満たした。4台の車両で最大175kWの充電が可能で、1台の車両で350kWの充電も可能。^{[41] [42]}

技術的には、NEVIは、ディーゼルゲート事件後の2017年にフォルクスワーゲングループオブアメリカによって設立され、資金提供されたElectrify Americaのモデルに従っています。ZEVI計画（ゼロエミッション車両投資計画）にはカリフォルニア州との合意があり、定期的に更新されています。^[43]「サイクル2」（2019年7月〜2021年12月）では、急速充電器の要件が引き上げられ、高速道路の場所には少なくとも150kWの充電ポイントが4つ必要であり、場合によっては350kWも許可されます。場所間の距離は120マイル（約190km）未満である必要があります。^[44]「サイクル3」（2022年1月〜2024年7月）では、150kWの充電ポイントが25〜35か所、350kWの充電ポイントが10〜15か所建設されると見積もられています。^[45]最低限の要件を満たしているだけなので、多くの充電ステーションは高速道路の広い範囲にあるショッピングセンターに設置されており、実際の充電の可用性は十分に評価されていません。これは最初のNEVIステーションでも繰り返されました。^[46]

このような状況の中で、テスラのスーパーチャージャーは、2020年以降サードパーティブランドの充電を許可した後、米国で支配的な市場地位を獲得しました。他の自動車メーカーが2023年から最終的にテスラのプラグインシステムに切り替えたとき（北米充電システム）、スーパーチャージャーはすでに市場の60％を占めていました（CCSからNACSまでの報告された充電ポイントで測定 - 使用量はこれを上回りました）。^{[47]この前提条件により、2024年に}Ionnaの形で設立された別の急速充電ネットワークの市場機会が生まれました。この会社は、創設者とコンセプトの点でヨーロッパのIonityと重なり合っています。

スペインでは、公共の急速充電器の開発は主に公益事業会社によって推進されており、これらの会社は民間所有者向けの充電ステーションも建設している。^[48]高速道路沿いでは主にイベルドローラが活動しており、2023年にBPとの契約を通じて10億ユーロを受け取り、主にHPCステーションの11,0​​00台の急速充電器を建設する予定である。^{[49] [50] [51]さらに、HPC充電器の建設を開始したスタートアップ企業}Zunderがある。同社は2022年に投資家から資金提供を受け、2025年までにスペインとフランスの一部で4,000台の急速充電器を建設するために1億ユーロ（3年間で3億ユーロ）を獲得した。^[52]

ポルシェは2019年のタイカンで、800ボルトのオンボードアーキテクチャを備えたHPC充電器の2倍の充電速度を利用できる最初のメーカーになりました。実際には最大270kWでした。しかし、バッテリーパックを2つの部分に分けて直列に接続すれば、すでに一般的な400ボルトのオンボードアーキテクチャでも2倍の充電速度を利用できることが判明しました。これは、GMが2021年に電気自動車のGMCハマーEVで初めて示しました。213kWhという特に大きなバッテリーブロックのため、走行中に1時間以内にフル充電するためにはこれが必要でした。最初の電気トラックも、メルセデスベンツeActross 400（2022）が示したように、直列に接続できる400ボルトのバッテリーパックを使用しました。ここでも、最大336kWhのバッテリーブロックのサイズが開発を前進させています。

ただし、複数のバッテリーパックにバッテリー管理システムをインストールすると、複雑さとコストが増大するため、HPC ネットワークの可用性が高まるにつれて、すべての車両メーカーが 800 ボルトの車載アーキテクチャの開発を開始しました。これは、最大約 1200 ボルトの負荷ピークに耐えられるモーターを含む、公称 750 ボルトの牽引電流用に設計された路面電車や地下鉄の分野の電子機器をベースにすることができます。これに基づいて、耐久性をわずかに低下させる代償として、Tesla Semi (2022) など、車両に最大 1000 ボルトの HPC 充電器を使用するスタートアップがいくつかあります。

800Vアーキテクチャがアウディe-tron GT （2021）にも使用されたポルシェのイノベーションに加えて、ヒュンダイは早い段階で800VのE-GMPプラットフォームを開発し、2021年以降の車両モデル（ジェネシスGV60（2021）、キアEV6（2021）、ヒュンダイアイオニック5（2021）、ヒュンダイアイオニック6（2022）、キアEV5（2023））に使用されました。 BYDは「Eプラットフォーム3.0」を開発しました。BYD Yuan Plus（2022）は中国ではまだ400Vバリアントを使用していましたが、BYD Seal（2023）には800Vバリアントが付属し、国際的に販売されました。 Geelyは、800ボルトバリアントを含むように拡張されたSustainable Experience Architecture（SEA）を開発し、他の自動車メーカーにもライセンス供与しました。 PMA2+バリアントを搭載した車両は、Geely Galaxy E8（2023）とZeekr 007（2023）でした。

2024年以降、すべての主要メーカーが800ボルトへの切り替えを開始しました。アウディとポルシェは、ポルシェ・マカン（2024年）とアウディQ6 e-tron （2024年）を含むフォルクスワーゲングループのプレミアム・プラットフォーム・エレクトリックを使用します。BMWは、2025年からの新モデルを含む「ニュークラス」をIAA 2023で発表しました。メルセデス・ベンツは、メルセデス・モジュラー・アーキテクチャ（MMA）に切り替えており、「eATS 2.0」シリーズの電気モーターは800ボルトに基づいています。これらは、eActross 600（2024年）シリーズにも使用されています。

800 V の普及は、急速充電ネットワークの開発に影響を与えます。将来性を確保するために、ほとんどの HPC 充電ステーションは最初から最大 1000 V の充電電圧をサポートするように設計されていました。ただし、2 本以上の接続ケーブルを備えた充電ステーションのタイプは多く、同時に最大 500 ボルトでしか動作できません。車両が 800 ボルトに接続されている場合、他の充電ポイントはオフになります。800 ボルト アーキテクチャの使用が増えるにつれて、将来の充電ネットワークはそれに応じて設計する必要があり、同時に 500 A を超える負荷の増加を計画する必要があります。Ionity/Ionna は、すべての充電ポイントが 350 kW を供給することを最初から保証したオペレーターです。

中国では、2015年から2020年の5カ年計画がまだ実行中であったにもかかわらず、急速充電器の開発が認識され、2018年にChademoとの協力を開始し、500kWを超える充電オプションを指定しました。^[53]中国独自のGB/Tプラグは最大237.5kW（950Vで250A）に指定されていましたが、これらのステーションのほとんどは50kW用に設計されていました。一方、Chademoは2018年6月に液冷ケーブルを備えた400kWの新しいバージョンのステーションを導入しました。^{[54]中国と日本の新しい規格は最終的に2020年4月に解決され、} ChaoJiと呼ばれる新しいプラグタイプが作成されました。^[55] 2023年からの改訂では、1500V、800Aの可能性ももたらされました。しかし、当時利用可能な車両は最大800Vで動作していました。^[56]これらは2022年から中国市場に投入され、最大600Aまで許可されました。^[57]

CATLは2024年1月から、さらに高い充電電流を可能にする4Cバッテリーを中国の自動車メーカーに供給している。^{[58] 2024年4月には、} Zeekr 001を搭載したZeekr V3スーパーチャージャーで546kWの充電電流が実証された。^[59] [49] これを受けて、Zeekr Powerは、最大800A、連続出力最大600kWの充電ステーションを備えた急速充電ネットワークを中国で構築し始めている。2026年までに1,000か所に10,000の充電ポイントを設置する計画である。^[58]

ヨーロッパでは、イオニティは2024年から今後2年間で600kWの充電器をネットワークに追加する予定です。^[60]

さらなる増加には新しい設計が必要です。メガワット充電システムは1250 ～ 3000 A 用に設計されています。

中国：

• テスラ スーパーチャージャー
• ステートグリッド^[61]
• ABBチャージドット^[62]
• テルド^[63]
• スターチャージ^[64]
• ジーカーパワー

ヨーロッパ：

• テスラ スーパーチャージャー
• イオニティ
• アラルパルス
• シェルリチャージ
• アレゴ
• 断食した
• EWE Go（ドイツ）
• EnBW Mobility+（ドイツ）
• プファルツヴェルケ（ドイツ）
• イベルドローラ(スペインおよびポルトガル)
• ズンダー（スペイン）

北米：

• テスラ スーパーチャージャー
• イオナ
• アメリカを電化する
• シェル グリーンロット
• EVゴー
• カナダの電化
• ペトロカナダ^{[65] [66]}

2022年末時点で、中国には76万基の急速充電器が設置されており、欧州には7万基、米国には2万8000基の急速充電器が設置されている。^[67]

充電ポート数で米国最大の事業者

充電ポート数でドイツ最大の事業者