電気自動車 歴史

電気自動車

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/03/15 06:59 UTC 版)

歴史

ローナーポルシェ
(ヤーコプ・ローナー)
エジソンDetroit Electric Model 47
(Anderson Electric Car)
たま
東京電気自動車

黎明期 1800年代 - 1950年代

前史

人間は乗用しなかったものの、電気自動車の元祖は、ハンガリーイェドリク・アーニョシュ発明に遡ることができる。彼は1827年電動機を開発し、翌1828年には模型車両に載せて動かすことに成功した[27][28]

1835年、トーマス・ダベンポート (en) が鉄道線路の上を走る電気機関車を製作した。1838年、スコットランドのロバート・デービッドソン(en)は時速約6 kmの速度で走行する電気機関車を作った。1840年、イングランドで鉄道線路を電気の供給に使う方式の特許が取得されており、1847年にはアメリカ合衆国でも同様の特許が取得された[29]

電気自動車の歴史の始まり

1830年代(1832年 - 1839年の間に、正確な時期は不明)、スコットランドの発明家ロバート・アンダーソンが充電不可能な一次電池を搭載した世界初の電気自動車を発明した[30]

販売された初の電気自動車は、最初のガソリンエンジン車(1891年)の5年前に英国で登場した。1899年にガソリン車よりも早く初めて100 km/hを突破するなど当初は有望視され、自動車の黎明期には蒸気機関・内燃機関と動力源の覇権を争っていた。ハブにモーターを搭載したインホイールモーターの原型とも言える4輪駆動車を当時ローナー社在籍のフェルディナント・ポルシェが、1900年のパリ万博に出展した。

トーマス・パーカー(Thomas Parker)は1884年に自ら製作した特別仕様の大容量二次電池を搭載した実用的な自動車を英国ウルヴァーハンプトンで製造した。

アメリカでも発明王トーマス・エジソンが電気自動車の改良に努め、特に充電可能なバッテリーの開発に邁進していた。1900年時点のアメリカは、実に38%が電気自動車であったとされる(蒸気40%、ガソリン22%)[31]

しかし、広大な国土を持つアメリカでは航続距離の短さが克服し難いネックとなり、やがて彼のもとで内燃機関を研究していたヘンリー・フォードによるフォード・モデルTの成功により自動車市場は完全に内燃機関自動車に支配された。イギリスでの牛乳配達用ミルクフロートや屋内用のフォークリフトなど、一部を除いて電気自動車はいったん市場から姿を消す[32]

1930年代ゼネラルモーターズ (GM)、ファイアストンスタンダードオイルカリフォルニアの3社の協業で National City Lines (NCL) という会社が設立された。この会社は各地の電気機関車を使っていた路面電車の会社を買い取り、電車を廃止してGM製バスに切り替えるという事業を行った。3社はNCLへの車両や燃料などの供給を独占したことで有罪とされたが、NCLによる交通サービスの独占は問題にされなかった(アメリカ路面電車スキャンダル)。

日本でも第二次世界大戦後、ガソリンが不足していたうえに日本本土空襲による工場の破壊で電力が余っていた[28]時期に数社から電気自動車が販売されていた。このうち東京電気自動車が開発したたま電気自動車鉛蓄電池への一度の充電で65 km走れ、最高時速は35 kmだった。東京電気自動車は後にプリンス自動車工業に改名され、1960年代に日産自動車へと吸収されるが、日産によって復元された電気自動車は現存している[28]。だが、終戦直後の日本製電気自動車は、朝鮮戦争による価格の上昇やガソリンの入手性が向上したことにより姿を消した。

石油ショック 1970年代

充電中のEV1
ゼネラルモーターズ
ルネッサEV
日産自動車

再び脚光を浴びるのは先進国でモータリゼーションが進んだ1970年代である。

オイルショックが起き、石油資源依存に対するエネルギー安全保障上の懸念や、排気ガスによる大気汚染(公害)の深刻化への解決策として電気自動車が提案された。日本においては通商産業省(当時)主導の電気自動車研究開発プロジェクト(通称「大プロ」)が実施され、本田技研工業を除く国内全メーカーが電気自動車を開発した。しかし主に鉛蓄電池を用いた電気自動車は求められる性能を確保できぬまま、石油確保の政治的解決やガソリン自動車の排気ガス浄化性能の向上に伴い、電気自動車は再び姿を消す。

ゼロエミッション規制 1980年代後半 - 2000年代前半

次に状況が変化するのは1980年代後半、CARB(カリフォルニア大気資源局)のゼロエミッション規制構想時である。これは米国カリフォルニア州で販売する自動車メーカーは一定台数、有害物質を一切排出しない自動車を販売しなければならない、という規制の構想であった。これに対応できるのは電気自動車と考えられた。

1970年代に比べ、鉛蓄電池からニッケル水素電池と言った技術の進歩もあり、実際にトヨタのRAV4EV、ホンダのEV-PLUS、ゼネラルモーターズのEV1などの限定販売・リースが開始され、電気自動車の本格普及も近いと思われた。しかし鉛蓄電池に比べニッケル水素電池はエネルギー・出力密度に優れてはいたが、それでも電気自動車は充分な性能(航続距離や充電時間、耐久性、車両価格など)を確保できなかった。

1990年代により高性能なリチウムイオン電池を採用したのは日産のみであった。(1997年プレーリージョイEV、1998年ルネッサEV/北米向けアルトラEV、1999年ハイパーミニ[33])ハイパーミニはアルミスペースフレームによる超軽量ボディとリチウムイオン電池を採用する意欲作ではあったが、車両価格が362万円と高価で、かつインフラ整備も整わず、普及には至らなかった。

これ以降、自動車メーカーは、電気自動車の欠点であるエネルギー密度の問題を解決するため、燃料電池を搭載した燃料電池自動車の開発などにも注力し、2002年平成14年)には燃料電池自動車ホンダ・FCXや、トヨタ・FCHVのリースが開始されたが、水素ステーションの未整備など、使い勝手や費用などに問題がありこちらも普及には至らなかった。

リチウムイオン電池の登場 2000年代後半 - 2010年代前半

電気自動車のネックとなっていたバッテリー性能について、大きな進歩がみられる。

モバイル機器などで使用が当たり前になったリチウムイオン電池を採用することで、性能向上を果たした電気自動車が発表されるようになった。リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池より高エネルギー・高出力密度であるとされ、電気自動車の性能改善が見込まれる。充電時間についてはメーカーや研究機関で30分以下で70%の充電を可能にする急速充電技術が開発されている。電池寿命についてはモバイル機器などに使用されているものとは異なり長寿命である。長寿命である要因は質量あたりのエネルギー密度がモバイル用よりも低く、設計的に余裕があるためである。後述のテスラの電気自動車では16万kmの電池寿命と発表している。日本国内で使われる自家用自動車の場合、走行距離が20万kmに及ばないうちに廃車になることも多いが、30万km以上使うこともある商用車などの用途では途中で交換が必要と考えられる。

充電時間の長い二次電池を使用せず、動力源に絶縁性能を改善したキャパシタを用いた試験では、車両総重量1.5 tクラスであれば、100 km/hの定速運転で700 km以上の航続距離を達成することが既に可能であると報道された[34]。短時間の充放電が可能なキャパシタは回生ブレーキで発生した電力の有効な回収手段としても注目されており、日産ディーゼルが開発中である[35]

エリーカ
シムドライブ

また、従来のバッテリーよりもはるかに高性能のリチウム・空気電池の開発も進みつつある[36][37]

バッテリー性能向上のほかにも、電気エネルギ効率を高められるインバータによる可変電圧可変周波数制御といった、パワーエレクトロニクスの発達もあり、電気自動車の性能は向上している。慶應義塾大学電気自動車研究室が開発したエリーカでは、既に370 km/hの最高速度と4.1秒の0-100 km/h加速が達成されており、内燃機関車両に比べ簡単な駆動系で高い動力性能が引き出せることを実証した。

ロードスター
テスラ
台湾豊原バス純電気バス

米国では、テスラ (Tesla) により、0-60 mph (0-96 km/h) 加速約4秒、最高速度130 mph (208 km/h) 以上、航続距離250mile (400 km) を達成したスポーツカータイプの、純粋の電気自動車「ロードスター」が発表された。電池寿命は10万マイル(16万km)は動力性能をできるとしている[38]。さらに2009年3月には「モデルS」が発表された。これは大量生産車で、2009年4月ごろの段階ですでに1,200台以上受注し、すでに数百台が路上を走っており、毎週25台のペースで生産しており、予約は同年秋までいっぱい[39]とされた。燃費が非常に良く、トヨタ・プリウスのおよそ2倍で、370 km走っても電気代が500円程度で済む[39]とされた。

日本では2009年6月4日[40]三菱自動車によりi-MiEVが生産開始され、続いて2010年12月20日[41]に日産自動車によりリーフが生産開始された。

従来の電気自動車は、パワー・航続距離が不足しているため、短距離を走るシティコミュータなどが使用法として考えられてきたが、上記のような高性能の自動車が開発され、問題は解決した。

ゼロエミッション 2010年代後半

米カリフォルニア州の2017年のZEV規制の規制強化[42]、フランスやイギリス等におけるガソリン車・ディーゼル車の将来的な新規販売禁止(2040 - 2050年までを目途)[43]など、自動車メーカーによる電気自動車などのゼロエミッション車の開発・販売が急がれている。

電気自動車で先行する日産自動車[44]は、鋭い加速などが特徴のスポーツ車へのEVモデルを[45]、トヨタは航続距離の長距離化に有利と主張する全固体電池の実用化[46]を、それぞれ東京モーターショーで発表した。

中国では、2015年に発表した産業中期戦略「中国製造2025」において電気自動車を中心とした新エネルギー車を国家産業競争力の核心的利益として育てていく方針を打ち出し、2025年までに新エネ自動車販売台数を100万台、国内市場占有率70%以上にすること掲げた。2017年における中国市場の電気自動車販売台数は約58万台となっており、世界で販売される電気自動車全体の4割以上を占める状況となっている[47]。2021年現在の中国では、上汽通用五菱汽車が販売するセカンドカー向けの低価格車から、上海蔚来汽車の高級クーペまで多彩なラインナップが揃い、IT業界からの新規参入もあるなど群雄割拠となっている[48]

トヨタ自動車の豊田章男社長は、エネルギー政策とセットで考えなければ日本国内での電気自動車生産は難しいという意見を表明している[49][50]。トヨタではハイブリッド車と燃料電池自動車の販売を行っているほか、業務用の電動トラックの開発を進めている[51]。2021年10月には一般向け電気自動車のブランドの立ち上げと2025年までに7車種を投入すると発表した[52]

2019年10月、電池技術を軸に電気自動車事業への参入を表明していたダイソンは、全固体電池の研究開発などを除き事業から撤退することを決めた[53]

脱炭素・EVシフトへの加速 2020年代

2021年10月末より開催されたCOP26において、「100 %ゼロエミッションの乗用車とバンへの移行を加速することに関するCOP26宣言」が行われた[54]。主要市場では2035年、全世界で2040年までに全ての新車販売をゼロエミッション車とする内容で、世界39か国とそのほか都市や州、地方自治体、自動車メーカーなどが合意し、署名をした[55]

2021年、本田技研工業は電気自動車と燃料電池車に注力するため、ラインナップの整理を行うほか、フォーミュラ1からの撤退を表明した[56][57]

日本の地方部においては、2015年ごろからガソリンスタンドの廃業が多発したことによる生活インフラの喪失が深刻な問題となっていた(給油所過疎地またはサービスステーション過疎地問題)[58]。電気自動車の普及がこの問題の解決策となることも期待された[59]

しかし新たな問題にも直面した。この頃は、自動車、パソコン、モバイル、ゲーム機、その他各産業において半導体の需要増加があり、世界的な半導体不足が懸念されている[60]。自動車は電動化することにより車載用の半導体装置・部品がこれまで以上に必要となっている[61]。2021年後半に電気自動車の販売台数は500万台に迫り、半導体の供給が追い付いていない[61]。EVメーカー各社が苦慮する中で、この危機的状況をテスラ社が回避し2021年に過去最高の年間販売台数を達成できたのは、半導体を自社で設計・生産する体制があったことが大きく貢献した[62]

2022年CASE(Connected、Autonomous、Shared & Service、Electrified の頭文字)と呼ばれる100年に一度の自動車産業の大変革[63][64]にあたり、自動車の電動化は、カーボンニュートラル社会実現のために必要不可欠な技術となっている。EU加盟国では、2035年までに新車販売で電動車100%という目標を掲げ、2035年から内燃機関自動車の新車販売が禁止される[65]

2023年、欧州連合は2035年にゼロエミッション車以外の販売を原則禁じることで正式に合意した。これは当初の内燃機関車の新車販売を全て認めない方針から、温暖化ガス排出をゼロとみなす合成燃料の利用に限り販売を認めるように修正したものである。[66]


注釈

  1. ^ a b 欧米ではエンジンをモーターともいう。ゆえに、ガソリンエンジンディーゼルエンジン自動車競技モータースポーツと呼ばれてきたのである。電気自動車の電気モーターも自動車エンジンの一種である。
  2. ^ 日本の法令において、トロリーバスは無軌条電車と呼ばれる鉄道として扱われ、自動車として扱われないため、電気自動車には含まれてはいないが、メカニズムは電気自動車そのものである。
  3. ^ 100 Vより200 V給電の方が電力ロスが少ない。
  4. ^ 充電器側はキャパシタなどを内蔵することで短時間に大電流を供給できるが、このような急速充電による車載蓄電池側の発熱などが問題とならないか不明であり、一般には十数分程度の充電時間とされている。
  5. ^ 市販エンジン車を改造したコンバートEVの制作は法的には「(燃料の変更を伴う)エンジンスワップ」となる。

出典

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