車の電動化を加速する、
EV化のお手伝い

電気自動車（EV）の充電インレット（充電口）は、バッテリーへ電力を供給する物理的な接続点です。単なる電力の受け入れ口ではなく、車両と充電器が安全に充電するための通信機能も備えています。

充電方式とインレットの規格

EVの充電には、主に普通充電（AC）と急速充電（DC）の2つの方式があります。

• 普通充電は、家庭や職場で利用され、充電に時間がかかります。インレットから受け取ったAC電力は、車載充電器でDCに変換されてからバッテリーに蓄えられます。
• 急速充電は、高速道路のサービスエリアなどで短時間での充電を可能にします。充電器側でACからDCに変換された高出力のDC電力が、インレットを通じて直接バッテリーに供給されます。

日本では、普通充電に「J1772」、急速充電に「CHAdeMO（チャデモ）」という異なる2つの規格のインレットを持つEVが一般的です。CHAdeMOは、車両から外部に電力を供給するV2X機能にも対応しています。

世界の充電規格

世界には、日本とは異なる多様な充電規格が存在します。主なものには、欧米で主流の「CCS」、テスラが開発した「NACS」、中国の「GB/T」などがあります。これらの規格には互換性がなく、充電器を利用する際は、車両のインレットに適合するか確認が必要です。異なる規格の充電器を使うにはアダプターが必要になることもありますが、充電速度が制限される場合があります

車載充電器（OBC）は、電気自動車（EV）やプラグインハイブリッド車（PHEV）に搭載されている重要な部品です。主な役割は、家庭や公共のAC（交流）充電ステーションから供給される交流電力を、バッテリー充電に必要なDC（直流）電力に変換することです。

OBCの機能と進化

OBCは普通充電の際に不可欠な部品で、その出力がAC充電の速度を決定します。初期は3.3kWが主流でしたが、現在は6.6kWや7.4kW、さらに高出力の11kWや22kWへと進化し、充電時間の短縮に貢献しています。一方で、急速充電では、充電器側で電力変換が行われるため、OBCは介しません。

高効率化と将来のトレンド

OBCの効率を高めるため、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）といった次世代半導体の採用が進んでいます。これにより、機器の小型・軽量化も実現しています。

将来のトレンドとしては、以下の点が挙げられます。

• システムの統合：OBCと他の部品を統合し、スペースとコストを削減します。
• 双方向充電（V2X）：車両から電力網や家庭に電力を供給する機能です。
• 高電圧バッテリーへの対応：800Vバッテリーシステムなど、より高速な充電を可能にする技術への対応が進んでいます。

車載DC-DCコンバータは、電気自動車（EV）などに搭載されている重要な部品です。その主な役割は、走行用の高電圧バッテリー（例：400Vや800V）のDC（直流）電力を、ヘッドライトやカーナビなどの12V系の電装品が必要とするDC電力に変換（降圧）することです。

OBCとの違いと役割

DC-DCコンバータは、充電時に交流を直流に変換する車載充電器（OBC）とは異なり、車両の走行中に継続的に12Vシステムへ電力を供給します。また、多くの車両に搭載されている12V鉛バッテリーを充電する役割も担っています。48Vマイルドハイブリッド車（MHEV）では、DC-DCコンバータは48V系と12V系の間で電力をやり取りする中心的な役割を果たします。これにより、高出力な電装品を動かすことや、配線の軽量化が可能になります。

技術トレンド

DC-DCコンバータの技術は進化しており、以下のようなトレンドが見られます。

• 統合化: OBCなどと一体化することで、小型化やコスト削減が進んでいます。
• 高効率化: SiC（炭化ケイ素）などの次世代半導体を使用することで、変換効率が向上しています。
• 双方向化: 車両から外部へ電力を供給するV2G/V2H機能に対応する技術も注目されています。

駆動用インバーター（トラクションインバーター）は、電気自動車（EV）や電動化車両の心臓部となる重要な部品です。その主な役割は、高電圧バッテリーの直流（DC）電力を、モーターを動かすための交流（AC）電力に変換することです。この変換により、車両の速度やトルクを精密に制御し、スムーズな加速を実現します。

OBCやDC-DCコンバータとの違い

• インバーター: 走行時にバッテリー電力をモーターへ供給し、車両の速度とトルクを制御します。また、減速時には回生ブレーキで発生した電力をバッテリーに戻します。
• OBC: 外部のAC充電器からバッテリーへ充電する際に、ACをDCに変換します。
• DC-DCコンバータ: 高電圧バッテリーから、ヘッドライトなどの低電圧システムへ電力を供給します。

技術トレンドと応用分野

インバーターの性能、特に電力変換効率は航続距離に直接影響するため、技術開発が活発に進んでいます。

• SiC半導体の採用: 従来のシリコン半導体に代わり、SiC（炭化ケイ素）などの高性能半導体を使うことで、変換効率が向上し、インバーターの小型・軽量化が進んでいます。
• 高電圧化: バッテリー電圧を800Vに高めることで、急速充電時間の短縮やシステム全体の効率向上が図られています。

これらの技術は、乗用車だけでなく、電動建設機械（EV建機）にも応用されています。EV建機では、過酷な環境に耐える高い耐久性が求められ、騒音低減といったメリットも生み出しています。

Eモーター（電気駆動モーター）は、電気自動車（EV）の駆動力を生み出す心臓部です。バッテリーからの電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、車輪を回転させます。インバーターと連携して、モーターの速度やトルクを精密に制御します。また、減速時には発電機としても機能し、回生ブレーキによってエネルギーを回収し、航続距離を伸ばします。

Eモーターの種類と技術トレンド

EVに主に使われるEモーターには、以下の種類があります。

• 永久磁石同期モーター（PMSM）: 高効率・高出力ですが、高価な磁石を使います。現在、多くのEVで主流です。
• 誘導モーター（IM）: 構造がシンプルで安価ですが、効率はPMSMに劣ります。
• スイッチトリラクタンスモーター（SRM）: 磁石を使わず低コストですが、騒音や振動が課題です。

Eモーター技術の進化

Eモーター技術は、以下の様な進化を遂げています。

• 高効率化: インバーターのSiC半導体採用や、800V高電圧システムの導入により、効率と充電速度が向上。
• システム統合: モーター・インバーター・減速機を一体化したe-Axleによる小型・軽量化。
• 材料技術: 希土類磁石に依存しないレアアースフリーモーターの開発。

これらの技術は、乗用車だけでなく、建設機械などにも応用され、排ガスゼロや騒音低減といったメリットを生み出しています。

電気自動車通信コントローラ（EVCC）は、EVと外部の充電設備（充電ステーション）との間で通信を管理する車載コンピュータです。このコントローラは、充電パラメータの調整、充電状態の監視、安全確保のための信号送受信など、充電プロセスを円滑に進めるための重要な役割を担います。

EVCCの役割と重要性

EVCCは、充電ステーション側のSECCというコントローラと連携して動作します。この連携により、異なるメーカーのEVが様々な充電器で充電できるよう、相互運用性が確保されます。

EVCCは、単に充電を制御するだけでなく、以下のような先進的な機能を実現する上でも不可欠です。

• スマート充電: 電力網の状況に応じた充電制御。
• プラグ＆チャージ（PnC）: 車両を充電器に接続するだけで認証と決済が完了する機能。
• V2G/V2H: 車両から電力網や家庭に電力を供給する機能。

技術的な特徴

EVCCの内部には、マイクロコントローラや通信インターフェースが搭載され、さまざまな充電規格（CCS、CHAdeMO、GB/Tなど）に対応するソフトウェアが実装されています。これらの技術により、EVCCは充電の安全性と利便性を高め、EVの普及を支える重要な基盤となっています。

車載ECU（電子制御ユニット）は、自動車の特定機能を制御する組み込みシステムです。センサーからの情報をもとに、データを処理し、モーターやブレーキなどのアクチュエータに指令を出して車両の動きを管理します。現代の車には多数のECUが搭載されており、それぞれが専門のコンピューターとして機能しています。

EV特有のECU

電気自動車（EV）には、従来の車にはない独自のECUがあります。

• VCU（Vehicle Control Unit）: EV全体の動きを制御する司令塔です。
• BMS（Battery Management System）: 高電圧バッテリーの状態を監視・管理します。
• EVCC（EV Communication Controller）: 車両と充電器間の通信を管理します。

これらのECUは、充電プロセスにおいて互いに連携し、安全で効率的な充電を実現します。

ECUの技術トレンド

自動車技術の進化に伴い、ECUの開発も大きく変化しています。

• ECU統合化: 多数のECUを統合し、よりシンプルで集約された制御システムへ移行。
• OTAソフトウェアアップデート: 車両購入後も、ソフトウェアの更新や機能追加を無線で行う機能。
• サイバーセキュリティ: 車両の安全を守るためのセキュリティ対策が必須要件に。
• 機能安全（FuSa）: 故障が発生しても安全なレベルに保つための設計。
• AIと機械学習: 自動運転や先進運転支援システム（ADAS）の分野で活用。

これらの技術は、ECUを自動車産業の変革の中心に据え、車両の進化を支え続けています。

電力分配ユニット（PDU）は、電気自動車（EV）の高電圧バッテリーから、インバーターや車載充電器（OBC）などの主要な部品へ安全かつ効率的に電力を供給する、いわば「配電盤」のような装置です。単なる配線ボックスではなく、電力の分配、回路の保護、システムの接続・切断、および各種パラメーターの監視・制御といった重要な役割を担っています。

技術トレンドと機能

PDUは、OBCやDC-DCコンバータと統合し、**「コンボボックス」**として一体化するトレンドにあります。これにより、車両のスペース、重量、コストの削減が期待されています。

また、安全性を高めるためにスマートコンタクターやソリッドステートリレーといった先進的な部品の採用も進んでいます。特に建設機械のような分野では、振動や粉塵に耐えうる高い耐久性がPDUに求められます。

PDUは、EVの高電圧システムを保護し、その信頼性と安全性を確保する上で中心的な役割を担っています。CAN通信機能を備えることで、車両全体のエネルギー管理や診断システムにも能動的に関与しています。

現代の電気自動車（EV）やハイブリッド車（HEV）は、走行用の高電圧バッテリーと、従来の電装品用の低電圧バッテリーの二つを搭載しています。

高電圧バッテリー

高電圧バッテリーは、EVの主要な動力源であり、車両の走行性能を決定づけます。一般的に400V以上で、近年は800Vへの移行も進んでいます。電圧を高くすることで、電流を低く抑え、電力損失を減らしてエネルギー効率を向上させます。

現在主流のリチウムイオン電池には、主に以下の種類があります。

• NMC: エネルギー密度と寿命のバランスが良く、広く採用されていますが、高価なコバルトを使用します。
• LFP: エネルギー密度は低いものの、安価で安全性が高く、寿命が長いのが特徴です。
• LTO（チタン酸リチウム）: エネルギー密度は低いですが、充放電サイクル寿命が非常に長く、急速充電・放電性能に優れ、低温特性も良好です。主に商用車やバスなど、高頻度で充放電を繰り返す用途で採用されています。
• NCA: NMCよりエネルギー密度が高く、高性能EVに採用されますが、コストや熱安定性に課題があります。

低電圧（12V/24V）バッテリー

EVには、従来の車と同様に12Vや24Vの補機バッテリーも搭載されています。これは、ヘッドライト、ワイパー、カーナビなど、低電圧で動作する多くの電装品に電力を供給するためです。また、高電圧システムを起動するための初期電力も供給します。

高電圧バッテリーがあるにもかかわらず低電圧バッテリーが必要なのは、高電圧から低電圧への変換が非効率で、感電リスクが高まるためです。既存の低電圧部品を流用することで、開発コストを抑える目的もあります。さらに、高電圧システムに異常が発生した場合でも、低電圧システムが安全に関わる最低限の機能を維持する役割も担っています。

電気自動車（EV）の充電において、CP（コントロールパイロット）信号とPP（プロキシミティパイロット）信号は、EVと充電設備（EVSE）が安全に充電を行うための重要な通信技術です。これらの信号は、充電の開始から終了まで、車両と充電器がまるで会話するかのように連携する役割を果たします。

AC普通充電における役割

AC普通充電では、CP信号とPP信号が特に重要な役割を担います。

• CP信号: EVの状態（未接続、充電中など）を充電器に伝えたり、充電器が車両に安全な最大電流値を通知したりする主要な通信ラインです。また、高レベル通信（スマート充電など）を開始するトリガーとしても機能します。
• PP信号: 充電コネクタが車両に物理的に接続されたことを検知する信号です。充電ケーブルが持つ最大許容電流容量を充電器とEVに伝える役割も持ち、ケーブルの能力を超えた電流が流れるのを防ぎます。

DC急速充電における役割

DC急速充電では、高電圧・大電流で直接電力供給が行われるため、CP信号とPP信号の役割は異なります。

• PP信号: AC充電とはコネクタの構造が違うため、一般的には使われません。
• CP信号: AC充電ほど多岐にわたる情報伝達には使われず、接続状態の確認や充電許可といった基本的な信号に利用されます。

DC急速充電におけるより高度な通信は、CAN通信や電力線通信（PLC）といった、より高速で複雑な通信プロトコルによって行われます。これにより、バッテリー状態や充電要求などの詳細な情報がやり取りされ、安全かつ効率的な急速充電が実現しています。

電気自動車（EV）の充電方法は、IEC 61851規格に基づき、安全性と充電速度によって4つのモードに分類されています。

充電モードの種類

• Mode 1: 家庭用コンセントに直接接続する最も基本的なAC充電方式です。安全上の懸念から、多くの国で禁止または制限されています。
• Mode 2: Mode 1と同様にACコンセントから充電しますが、ケーブルにIC-CPDと呼ばれる制御・保護装置が内蔵されており、安全性が向上しています。
• Mode 3: 専用のEVSE（充電スタンドやウォールボックス）を使用するAC充電方式です。Mode 2よりも高出力で、CP/PP信号による高度な通信で安全かつ効率的な充電が可能です。
• Mode 4: DC（直流）急速充電方式です。充電ステーション内でAC/DC変換が行われ、高出力のDC電力が直接バッテリーに供給されるため、短時間で充電が完了します。

特徴と用途

各モードは安全性、充電速度、コストが異なります。

EVの充電においては、これらの規格を標準化することが、相互運用性の確保と安全性の向上、そしてインフラ整備を進める上での基盤となります。