今さら聞けない「電動車」とは? 「電気自動車」「PHEV」「HEV」「燃料電池車」も含む車両の特徴とコスト比較で紹介

■電気自動車は、今後普及が期待されている最も有望な電動車

電気自動車電動車は、名前からみればどちらも電気で動く自動車と解釈できるので、同じと思っている人もあり混同されていることが多々あります。電気自動車は、電動車の中のひとつのカテゴリーで、次世代自動車として最も有望な電動車と位置付けられています。

●電動車とは、電気自動車、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車、燃料電池車

電動車の分類
電動車の分類

電動車とは、バッテリーに蓄えた電気エネルギーをクルマの動力のすべてまたは一部として使って走行する自動車を指します。該当するのは、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド車(PHEV、PHV)ハイブリッド車(HEV、HV)燃料電池車(FCEV、FCV)の4種です。

電気自動車は、バッテリの電気エネルギーのみで走行し、バッテリ式電動車(BEV)とも呼ばれます。プラグインハイブリッド車とハイブリッド車は、運転状況に応じてバッテリーの電気エネルギーとエンジン出力の両方を使い分けて走行します。また、バッテリーでなく燃料電池で発生した電気エネルギーを使って、モーターで走行するのが燃料電池車です。

●4つの電動車の特徴

4つの電動車は、それぞれに様々なシステムがあり細分化されています。

・電気自動車

EVの構成
EVの構成
日産リーフ
電気自動車の例:日産リーフ

走行中に有害な排ガスとCO2を排出しないので、以前から環境対応技術の本命と位置付けられています。局所的にはEVのみ走れる地域などもあります。排ガスが出ないので触媒などの高価な排ガス処理装置も必要としません。

しかし、普及はなかなか進まず、その最大の要因はバッテリコストに起因する車両価格の高さです。さらに、1回の満充電による航続距離が短い、充電に時間がかかることも普及の障壁となっています。

・ハイブリッド車

HEVの種類
HEVの種類
トヨタ・プリウス
ハイブリッド車の例:トヨタ・プリウス

エンジンとモーターを搭載して両者の出力を適正に使い分けて、燃費を向上させる電動車です。

モーターの使い方でパラレル方式、シリーズ方式、シリーズ・パラレル方式の3種、モーター出力の大きさでフル(ストロング)HEVとマイルドHEVの2種に分けられます。エンジンが主で、モーターがサポートするシステムです。

・プラグインハイブリッド車

PHEVの構成
PHEVの構成
RAV4 PHV
プラグインハイブリッドの例:トヨタRAV4 PHV

短距離は、プラグインの外部電源から充電した電池によってEV走行し、電池容量がなくなるとエンジンとモーターを併用したHEV走行を行います。EVとHEVの良いとこ取りを狙ったシステムで、コストも性能も両者の中間です。

EVの航続距離の短さを補填するためにEVにエンジンを搭載したシステム、あるいはHEVのEV走行距離を延ばすためにバッテリとモーターを大型化したシステムとも言えます。

急速充電に対応したモデルと急速充電に対応していないモデルが混在し、それぞれメーカーの考え方の違いで別れているのが現状です。

・燃料電池車

FCVの構成
FCVの構成
ホンダ・クラリティ
燃料電池車の例:ホンダ・クラリティ

現在、ある程度の実用を得ている燃料電池車の燃料電池は、車載タンクに水素を充填し、大気中の酸素を反応させて発電します。この電力を使って、モーターで走行します。

つまり、自車で発電する電気自動車が燃料電池車というわけです。

究極の環境対応車と呼ばれますが、コストがEV以上に大きな障壁です。

●電動車の中で最も環境にやさしいのはEVか?

Well to Wheel の考え方
Well to Wheel の考え方

・エネルギーの調達から使用まで考えるWell to Wheelの考え

EVは、走行中のCO2排出量はゼロですが、もっと大きな視点で石油の採掘から発電、走行まで含めた「Well to Wheel」という考え方でCO2排出量を検討してみましょう。

この考え方に基づくと、EVは使う電気の製造、輸送の過程でCO2が発生します。EVの「Well to Wheel」CO2排出量は、発電用燃料として何を使うかに大きく左右されます。燃焼時のCO2排出量が多い石炭や石油を燃焼させる火力発電では、「Well to Wheel」のCO2排出量は増えてしまい有望な環境対応技術とは言えなくなります。

Well to Wheel-CO2
Well to Wheel-CO2

日本の電力供給構成は、LNGガス、石油、石炭による火力発電が75%程度占めていますが、燃焼CO2が比較的少ないLNGガス燃料を主に使っているので、EVの「Well to Wheel」CO2排出量はHEVやPHEVに対して優位性は確保されています。

発電に原子力や再生可能エネルギーを使用すれば、「Well to Wheel」CO2も限りなくゼロに近い水準となります。しかし、中国のように石炭による火力発電に頼っている国では、EV投入は必ずしも有効な環境対応施策とは言えないのです。

●電動車の中で最も財布にやさしいのはEVか?

EVでは、バッテリを充電するための電気代がかかります。ガソリン車のガソリン代とEVの電気代を比べてみましょう。

日産リーフとノートHEV(e-Power)を比較しますが、ノートe-PowerはWLTC燃費が公表されていないのでJC08モードのカタログ値で比較しました。また、検討の前提条件で解が変動することは配慮願います。

1)リーフの場合(JC08モードの消費電力120Wh/km(8.3km/kWh)、満充電の航続距離400km)

・一般家庭の普通充電を使用

消費電力が120Wh/kmなのでkWhあたりの走行距離は8.3km/kWhとなり、ここで一般家庭の契約電気代を30円/kWhとすると、1km走行するのに必要な電気代は、3.6円/km(=30/8.3)となります。

・外部急速充電を使用

急速充電ではバッテリー保護のため充電率は80%に制御しています。仮に1回450円の外部急速充電を使うと、急速充電での航続距離は320km(=400kmx0.8)となり、1kmあたりの電気代は1.4円/km(=450/320)となります。

多くのメーカーでは、充電サポートプログラムで定額使い放題制を提供しています。日産の場合は2,000円/月であり、走行距離が多いユーザーにとってはさらに安くすることが可能です。

2)ノートHEV(e-Power)の場合(JC08モードの燃費37.2km/L、ガソリン価格120円を想定)

モード燃費から、1km走行するのに必要なガソリン代は3.2円/km(=120/37.2)となります。ちなみにガソリン車の燃費は23.4km/Lなので5.1円/km(=120/23.4)になります。

ラフな計算結果ですが、家庭充電のEVはHEVより走行燃料(電気)代で劣りますが、外部急速充電を行えば半分程度に節約できます。

年間走行距離10,000kmとすると、EVの電気代は14,000円、HEVは32,000円、ガソリン車は51,000円となり、EVはHEVより18,000円、ガソリン車より37,000円ほど安く済みます。

リーフとノートHEVの車両価格差は100万円以上あるので、EVの税制優遇やメンテナンス費用の低減など考慮しても、トータルの維持費では10年以上乗ってもEVが勝るのは難しいです(※外部充電の契約や料金形態はさまざま多岐にわたっていますので、ここの試算はあくまで一例です)。

●電動車の本命はEVか?

将来有望な電動車は、EVというのが一般的な見解です。

これは、最大の課題であるバッテリのコストが、今後も下がるであろうという予測に基づいています。世界的な燃費(CO2)規制とともに、米国加州含めた10州のZEV(ゼロエミッション規制)と中国のNEV(新エネルギー車規制)が施行されていることもEV普及に拍車をかけています。これは、販売台数に対して一定の割合でEV、FCV、PHEVを販売しないと罰金が科せられるという規制であり、最大市場の米国と中国でクルマを販売するためにはEV投入が不可欠です。

また欧州に目を向けると、非常に厳しいCAFE規制が計画されています。これは、2030年までにCO2排出量を2021年(95g/km)比で37.5%削減するというもので、HEVやPHEVでは対応できず、車両の半分をEVにする必要があると言われています。これを受けて、ドイツでは2030年、英国やフランスでは2040年までにエンジン車の販売を禁止すると発表していることもEVにとって大きな追い風です。

一方で、HEVの方が現実的な解であるという意見もあります。

これは、EVのバッテリーコストは将来HEVと対抗できるレベルに低下しないという前提と、「Well to Wheel」CO2や最近検討されている「LCA(車両製造から燃料製造、走行、廃棄まで)」CO2で考えれば、EVのCO2低減メリットはない、条件によっては悪化するという考えに基づいています。

まだまだ不確実な要因が多いので、電動車の本命はEVだと言い切ることはできませんが、多くのメーカーは本命としてEV開発に注力しています。

(Mr.ソラン)

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