多くの事業者は、充電ステーション建設のための設備選定に躊躇してきました。電気自動車充電設備には、充電スタックと充電パイルという2つの異なる形態があり、それぞれ異なる技術的目的と応用シナリオに対応しています。これらはしばしば同じ概念として誤解されがちですが、設計、機能的応用、長所と短所において大きく異なります。Maruikelはこれらの違いを整理・要約し、事業者が自社に適した充電設備を選択できるよう支援します。

充電パイルと充電スタックの定義

新エネルギー車の充電パイルは、電気自動車の「ガソリンスタンド」のようなものですが、ガソリンではなく電気を供給します。

公共建築物、駐車場、ショッピングモール、営業車両の充電ステーション、および住宅地などのプライベートな場所にも通常設置されています。充電パイルは、充電タイプに応じてAC充電パイルとDC充電パイルに分類できます。AC充電パイルは充電電流が小さく、充電時間が長いため（通常7〜10時間）、低速充電であり、住宅地やオフィスビルの駐車スペースに適しています。DC充電パイルは主に公共の充電に使用されます。交流電力を直流電力に変換し、充電時間が短いため（1〜2時間）、急速充電であり、急速充電が必要な公共の場所に適しています。

充電スタックは、大規模な駐車場や企業など、大規模な充電需要に対応するために特別に設計された大規模な電源クラスターです。充電スタックは、交流電力を直流電力に変換でき、複数の充電モジュールを備えており、複数の電気自動車に同時にサービスを提供できます。その設計は、電力モジュールを効率的に利用し、充電電力を合理的に割り当てることを目的としており、さまざまな車種の充電ニーズに対応し、充電変換効率と機器利用率を向上させます。

充電パイルと充電スタックの構成構造

(1) 電源：充電パイルは、電力を供給するために電源に接続する必要があります。電源は、電力網または太陽光パネルなどのグリーンエネルギーデバイスから供給できます。

(2) コントロールパネル：コントロールパネルは充電スタンドの核心部分です。電力計算、自動停止、充電速度制御など、充電スタンドの制御と監視を実現できます。

（3）充電インターフェース：充電インターフェースは、充電パイルと電気自動車間のコネクタであり、情報交換と電力伝送が行われます。充電インターフェースには、DC急速充電とAC普通充電の2種類があります。

（4）保護バリア：保護バリアは、悪天候や湿気などの外部環境からの影響から充電パイルと充電機器を保護できる物理的な安全装置です！

（5）ハウジング：ハウジングは充電パイルの外装です。充電パイルの内部機器を外部環境からの損傷から保護し、美観と装飾の役割も果たします。

(6) サポートフレーム：サポートフレームは、充電インターフェースを支持するために使用される装置です。通常、充電パイルに固定され、充電インターフェースの高さと角度を調整して、さまざまな車種に対応できます。

(1) エネルギーユニット：充電スタックの基本部分であり、交流電力を電気自動車の充電に必要な直流電力に変換する役割を担います。

(2) 充電コントローラー：充電プロセス全体を制御し、充電の安全性と効率を確保します。

(3) モニタリングシステム：充電プロセス中にバッテリー電圧、電流、温度などのパラメータをリアルタイムで監視し、充電の安全性を確保します。

(4) エネルギー管理システム：充電スタック全体のエネルギーフローを管理し、充電効率を最適化します。

(5) 通信システム：充電スタックをクラウドサーバーに接続し、リモート監視と管理を実現して、充電スタックのインテリジェンスとデジタル化レベルを向上させます。

(6) 冷却システム：充電スタックの内部温度を正常に保ち、過熱が充電効率や機器の寿命に影響を与えるのを防ぎます。

充電パイルと充電スタックの動作原理

充電パイルの動作原理は、主に電力変換と電力伝送の2つの側面に関わっています。

(1) 電力変換：充電パイルのコア部分は、グリッドの電力をDC電力に変換するコンバーターです。コンバーターは、グリッドのAC電力をDC電力に変換し、充電ケーブルを介して電気自動車のバッテリーに伝送されます。

(2) 電力伝送方法：電力伝送方法には、有線伝送と無線伝送の2つの主な方法があります。有線伝送は、ケーブルを介してグリッドの電力を電気自動車のバッテリーに伝送することです。無線伝送は、磁場を介して電気自動車のバッテリーに電力を伝送することです。現在、無線伝送技術はまだ研究開発段階にあり、広く応用されていません。

充電スタックは主に、充電モジュール、監視モジュール、エネルギー管理モジュール、通信モジュールで構成されています。これらのモジュールは相互に連携してインテリジェントな充電タスクを完了します。監視モジュールは、バッテリーモジュールの電圧、電流、温度などのパラメータをリアルタイムで監視し、これらのパラメータに応じて充電モジュールの出力を調整し、車両側のバッテリーモジュールのニーズに合わせて安全な充電を保証します。通信モジュールはクラウドサーバーに接続され、リモート監視と管理を実現し、充電スタックのインテリジェンスとデジタル化を向上させます。

充電モジュールは、電気自動車用DC充電設備のコアコンポーネントです。主な機能は、電力網のAC電力をバッテリー充電用のDC電力に変換することです。また、充電パイル業界で最も価値のある部分であり、充電パイル全体のコストの約50％を占めています。

充電パイルと充電スタックのアプリケーションシナリオ

公共の場所：

充電パイルの主なアプリケーションシナリオの1つとして、駐車場、ガソリンスタンド、ショッピングモールなどの公共の場所は、人や車両の流れが多いため、電気自動車の充電に対する需要が高くなっています。公共の場所に充電パイルを設置することは、電気自動車ユーザーの充電ニーズを満たすだけでなく、都市の持続可能な開発に積極的に貢献することができます。

住宅地：

マンション、アパート、一戸建てなどの住宅エリア。これらの住宅エリアに充電設備を設置することで、住民は電気自動車を簡単に充電できるようになり、非常に便利になるだけでなく、住民の生活の質を大幅に向上させることができます。住宅エリアに充電設備を配置することで、住民は公共の充電ステーションを探すために長距離を移動する必要がなくなり、時間とエネルギーを節約できます。さらに、この利便性は、より多くの住民が日常の移動手段として電気自動車を選択することを奨励し、環境に優しい移動を促進し、二酸化炭素排出量を削減することにもつながります。

オフィスおよび生産エリア：

政府の建物、企業、工場、病院、学校などの場所にも充電スタンドが必要です。なぜなら、多くの人々とEVがいるからです。これらの場所に充電スタンドを設置することで、従業員や利用者が電気自動車を充電するのを便利にするだけでなく、通勤や出張、オフィスワーク、生産のニーズにも応えることができます。

高速道路、港、空港などの人口密度が高く、流動性が速い場所：充電スタンドは電気自動車に対して迅速な充電サービスを提供し、電気自動車の航続距離に対する不安を軽減します。例えば、5分の充電で200キロメートル走行可能になります。

商業地域：充電スタンドは、オンライン配車や都市周辺の公共充電におけるスマート充電の役割を最大限に発揮できます。充電速度は速くても遅くてもよく、ユーザーは実際のニーズに基づいて選択できます。

その他の応用シナリオ：充電パイルは商業エリア、住宅エリアなどでも使用でき、小電力スタックを使用してホイール充電、順序充電などを実現でき、またエネルギー貯蔵と組み合わせて統合PV-ストレージ-充電システムを実現することもできます。

充電パイルと充電スタックはどちらも電気自動車用の充電設備です。応用シナリオには必然的に重複がありますが、一般的に、充電パイルは個人ユーザーまたは小規模な場所に適しており、充電スタックは大規模な駐車場や高速道路サービスエリアなど、大規模な充電需要のある地域でより多く適用される可能性があります。

充電パイルと充電スタックの長所と短所

（1）利点：

使いやすい：充電パイルは多くの個人ユーザーのニーズを考慮しているため、充電パイルの設置と使用は比較的簡単で、基本的な充電ニーズを満たすことができます。ただし、設置プロセスには電気安全、電源アクセス、接地接続などの操作が含まれます。専門知識と経験を持つ担当者に操作を依頼することをお勧めします。

低コスト：充電パイルと比較して、充電パイルの研究開発および生産コストは低くなります。これらの要因により、充電パイルの単価は比較的低くなり、駐車場や住宅地などの場所に設置するのに適しています。

（2）欠点：

互換性の低さ：充電パイルの電力は固定されており、異なる車種の充電ニーズを満たすことができません。低電力要求の車両が高電力充電パイルに接続されると、無駄な電力消費につながります。逆に、高電力車両が低電力充電パイルで充電されると、急速充電のポテンシャルを十分に発揮できず、充電時間が大幅に延長されます。この「画一的な」充電ソリューションは、充電パイルの幅広い適用性とユーザーエクスペリエンスを制限します。

適応性の低さ：バッテリー技術の急速な発展に伴い、電気自動車は高電圧プラットフォームへと移行しています。それにもかかわらず、充電パイルの電力は固定されているため、将来の電気自動車の充電ニーズを満たすには、充電パイル全体を再投資・交換するしかありません。

効率の低さ：充電スタックと比較して、充電パイルは充電効率に一定の差があります。これは主に、充電スタックがより高度な充電技術と最適化アルゴリズムを採用しており、電力の分配と伝送をより効率的に管理し、エネルギー損失を削減できるためです。設計と構成の制限により、充電パイルは充電スタックと同じ高効率充電レベルを達成できないことがよくあります。

（1）利点：

多様な充電ニーズに対応：充電ステーションが複数の異なる車種の電気自動車に同時に充電サービスを提供する必要がある場合、充電スタックは様々な仕様の充電ヘッドを備えているため、追加の機器を交換または追加することなく、様々な充電ニーズに適応できます。

高効率・急速充電：充電スタックは効率的な充電技術を採用し、電気自動車を迅速かつ安全に充電することで、充電効率を向上させます。特に電気自動車が急速充電を緊急に必要とする場合、充電パイルの高効率は、このニーズを満たすことができます。

モジュール設計：充電パイルのモジュール設計により、その構成は柔軟になり、実際のニーズに応じてバッテリーセルを追加または削減して、エネルギー貯蔵量を調整できます。この設計により、充電パイルの拡張とアップグレードがより便利で経済的になります。

省スペース：都市部やスペースが限られている地域では、充電パイルのモジュール設計により、比較的狭いスペースに充電ステーションを建設でき、土地資源を最大限に活用できます。

複数チャネル同時充電：充電スタックは、異なる車種の複数チャネル同時充電をサポートでき、充電ステーションの利用率とサービス効率を向上させます。対照的に、統合型充電パイルは単一車種の充電サービスしか提供できない場合があり、その使用範囲を制限します。

インテリジェント調整：充電スタックは、各ターミナルの出力電力をインテリジェントに調整して、異なる車種の充電ニーズに対応できます。このインテリジェント調整機能により、充電効率が向上し、エネルギー消費が削減されます。

（2）欠点：

高コスト：充電スタンドの製造コストは、統合充電スタンドよりも高いです。まず、ケーブルコストが高いです。充電スタンドはDC電力配分を使用しており、使用されるケーブルは充電スタンドの充電適応性を考慮して太くする必要があります。次に、充電スタンド自体の設備コストが高いです。

メンテナンスが不便：充電スタックが故障すると、すべての充電ガンが使用できなくなり、駐車スペースが正常に機能しなくなります。充電スタックは故障率が高く、統合機械よりも成熟度が低く、安定性も劣ります。

充電スタンドのインターフェースなどの基準は統一されているものの、「上位互換性」の問題は効果的に解決されていません。バッテリー技術の継続的な進展に伴い、新エネルギー車両の充電施設の需要は引き続き増加します。現在建設されている充電スタンドが将来の新エネルギー車両に適しているかどうかも、業界が直面している大きな問題となっています。

充電スタックは、充電中に充電速度やバッテリー容量などの問題を考慮する必要はありません。バッテリーが必要とする電力に応じて、充電電力を自動的に調整できます。将来的にバッテリーのエネルギー密度が増加し、バッテリー容量が増加しても、充電スタックはより高出力の充電モジュールに交換することでアップグレードできるため、充電スタンドの「上位互換性」の問題を効果的に解決できます。

充電スタンドと充電スタックの建設コスト

充電パイルおよび充電スタックの建設費用は、機器の種類、電力、ブランド、地理的位置、政策補助金など、多くの要因に影響されます。以下にいくつかの費用見積もりを示します。

単一の充電パイルの場合、60KWの単一パイルを例にとると、機器費用は約18,000米ドル（約2米ドル/W）です。電力、土地、インフラ建設を含む全体的な投資および建設費用は、ステーションあたり約40,714ドルから64,571ドルです。

充電ステーションを建設する場合、120KW DCデュアルガン充電パイルを選択すると、価格は約34,562米ドル（約2米ドル/W）となり、10台の場合は240万米ドルになります。1,250kVAの電力システムと一致させる必要があり、電力配電システムのコスト（具体的な金額は実際の状況に応じて決定する必要がありますが、以下は簡略化された例です）。建設の再申請が必要な場合、電力とインフラストラクチャのコストは約93,024米ドル、全体的な投資と建設コストは約1,277,760米ドルになります。敷地の舗装、キャノピーの建設などを含む土木工事のコストは、実際の状況によって異なります。

敷地賃貸料は、必要な駐車スペースの数と地理的位置によって費用が異なります。

充電スタックのコストは、搭載されている充電モジュールの数と電力によって異なります。例えば、360kWの充電パイルの価格は約53,800米ドルです。（充電スタックのケーブル構成は充電パイルとは異なり、コストの違いが生じる可能性があります。充電パイルの建設コストは、より複雑な電力設備と建設コストが必要なため、若干高くなる場合があります。）

充電ステーションの建設には、変圧器、充電監視システム、安全監視、充電計測・課金システムなどのその他の費用も考慮する必要があります。

運用コストには、人件費、メンテナンス費用、電気料金などが含まれます。

ドイツ：

100KW以上の高出力パイルは、最大30,000ユーロの補助金を受けることができます。

AC公共パイルの最大補助金は2,500ユーロです。

プライベートパイルは900ユーロの補助金を受け取ることができます。

イタリア：個人または共有のプライベート駐車場における最大220KWの電気自動車充電ステーションの購入および設置にかかる総費用の最大50％（最大2,000ユーロ）が払い戻されます。

充電パイルの建設コストは比較的低く、小規模な展開に適しています。一方、充電スタックの建設コストは若干高くなる可能性がありますが、モジュール式で電力共有の特性により、大規模で高効率な充電需要に適しています。

適切な充電パイルまたは充電スタックの選択方法

充電パイルと充電スタックを選択する際には、関連車両および使用シナリオに適していることを確認するために、複数の要因を考慮する必要があります。

出力電力：充電器が車両の急速充電ニーズを満たす安定した電力出力を提供できることを確認してください。例えば、小型の家庭用車には通常、60～120kWのDC充電器または7～21kWのAC充電器が使用されます。急速充電が必要な大型車両には、60～180kWのDC充電器、あるいはそれ以上の出力電力を持つ充電器を選択できます。

電圧と電流の範囲：充電スタンドがサポートする電圧と電流の範囲を確認し、電気自動車との互換性を確保してください。

充電インターフェース標準：CCS、CHAdeMO、またはGB/Tなどの国際的または地域的な標準に準拠したインターフェースを選択し、広範な互換性を確保してください。また、車両がDC/AC充電をサポートしているかどうかも確認する必要があります。

充電効率：充電スタンドの変換効率に注意を払い、エネルギー損失を減らし、運用コストを最適化してください。

インテリジェント管理：リモート監視および管理機能をサポートする充電スタンドを選択し、設備の状態監視や故障診断を容易にしてください。

ユーザーインターフェース：直感的で使いやすいユーザーインターフェースは、複数の支払い方法をサポートし、消費者の満足度を高める可能性があります。

安全機能：充電スタンドには、過電圧、過電流、短絡保護などの複数の安全保護措置があることを確認してください。

ネットワーク接続：ソフトウェアの更新やデータ伝送を容易にするために、Wi-Fi、Ethernet、または4G接続をサポートします。

ターゲットユーザー：適切な製品仕様を選択するために、主要なサービス対象を明確にします。

設置環境：設置場所のスペース、電源容量、環境条件が機器の性能に与える影響を考慮してください。

将来的な拡張：より多くの充電パイルを追加する可能性を評価し、拡張をサポートするシステムアーキテクチャを選択します

Power sharing: The charging stack can centralize power, and each charging terminal can obtain the required power from this power stack. According to the actual situation, users need to calculate to determine the capacity of the charging stack and the number of terminals to be matched。

Flexible charging: Based on the charging demand issued by the vehicle Battery Management System (BMS), the charging power is allocated on demand. The charging stack allocates power on demand, which can achieve the maximum charging speed of the vehicle. However, when there are many vehicles, if the total charging power exceeds the rated power, the power will be rationally allocated for shared use。

Smooth expansion: With the increase in battery charging rate and the growing demand for charging power, the power of the power stack can be expanded to meet the charging demand。

省エネルギーと高効率：充電需要に関わらず、充電設備は最適な負荷率範囲内で動作することを保証する必要があります。

適応性：充電スタックは、さまざまなモデルの充電に対する異なる電力要件を満たし、充電施設の充電変換効率と設備利用率を向上させることができます。

互換性：充電スタックは、充電パイルの「上位互換性」の課題に対処し、バッテリー技術の急速な発展に適応できます。

充電パイルや充電スタックを選択する際には、安全性、コスト、利便性、充電速度などの要因も考慮する必要があります。必ず国家標準に準拠した充電設備を選択し、専門家による設置と保守を行って、充電プロセスの安全性と効率を確保してください。