【R5・Ⅰ-2】EV普及社会のインフラ技術｜技術士二次試験・電気電子部門の解答解説
はじめに
EV（Electric Vehicle：電気自動車）の普及は、単にガソリン車が電気自動車に置き換わるだけの変化ではありません。充電需要の増加、電力系統への負荷、再生可能エネルギーとの連携、災害時の電源確保など、社会インフラ全体に影響を及ぼします。
令和5年度の電気電子部門・必須科目Ⅰ-2では、こうした変化を踏まえ、EVが普及した社会に必要なインフラ技術を考える力が問われています。
この問題のポイントは、EVそのものの性能を論じるのではなく、EVが普及した社会を支えるインフラの根本的な課題を抽出し、技術的な解決策とその先に生じるリスクまで一貫して論じることです。
本記事では、問題文の読み解き方から答案の構成、専門技術用語を用いた解答例まで解説します。
1．問題文
令和5年度 技術士第二次試験 電気電子部門・必須科目Ⅰ-2
これからのモビリティ社会では、EV（Electric Vehicle）が重要な役割を果たすと期待されているが、社会のインフラ技術に与える影響は大きいと思われる。EVが普及した社会におけるインフラ技術を考えるうえで鍵となるものは、根本的な課題解決の観点をどのようにとらえるかである。そのうえで、解決策と将来像についての道筋を示すことが求められる。これらを踏まえ、以下の設問に技術面で解答せよ。本問は、EVが普及した社会におけるインフラ技術に向けた考え方を問うものである。（政策などは含まない。）
（1） 技術者としての立場で、EVが普及した社会におけるインフラ技術の根本的な課題を多面的にとらえ、重要と考える3つの観点を抽出して、それぞれの根本的な課題の内容を示せ。
※解答の際には必ず観点を明記してから課題を示せ。
（2） 前問（1）で抽出した課題のうち最も重要と考える課題を1つ挙げ、これを最も重要とした理由を述べよ。その課題に対する電気電子分野関連における解決策を3つ、電気電子部門の専門技術用語を交えて示せ。
（3） 前問（2）で示したすべての解決策を実行しても新たに生じうるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考えを示せ。
（4） 前問（2）で示した解決策の実施において、技術者としての倫理、社会の持続可能性を踏まえて必要な要件を題意に即して述べよ。
2．出題意図を読み解く
この問題は、4つの設問を個別に回答するだけでは不十分です。課題の抽出から解決策、残存リスク、倫理・持続可能性まで、論理をつなげる必要があります。
特に注意したいのは、設問（1）の「観点」と「課題」の違いです。
観点： どの側面から問題をとらえるか。
課題： その側面で解決すべき技術的な問題は何か。
例えば、「電力系統の安定性」は観点として使えますが、課題の内容まで示すなら、「EVの充電が特定の時間帯に集中し、配電設備の過負荷や電圧変動を招くため、充電需要を制御しながら電力品質を維持する必要がある」と具体化します。
また、問題文には「政策などは含まない」と明記されています。補助金制度や法制度の整備を中心に論じるのではなく、電力系統、電力変換、蓄電、通信制御などの技術的な手段を中心に組み立てましょう。
3．設問（1）：3つの観点から根本的な課題を抽出する
課題を3つ挙げるときは、似た内容を並べないことが重要です。以下のように、電力系統、充電インフラ、環境・資源の3つに分けると、多面的な答案になります。
観点①：電力系統の安定供給
EVが普及すると、家庭、事業所、公共施設、高速道路の充電設備などで電力需要が増加します。充電が帰宅後などの特定時間帯に集中すれば、配電線や変圧器の過負荷、電圧変動、ピーク需要の増大につながります。
根本的な課題： EVの充電需要が増加しても、電力系統の供給信頼度と電力品質を維持できるよう、充電負荷を適切に制御し、需給を調整する必要がある。
観点②：充電インフラの利便性と信頼性
EVの普及には、利用者が必要な場所で確実に充電できる環境が必要です。しかし、充電設備の設置場所、出力、通信方式、決済・認証方法などが異なると、利用者の利便性が低下します。また、充電設備の故障や停電が発生すれば、移動や物流にも影響します。
根本的な課題： 多様なEVと充電設備が相互運用できる環境を整え、充電設備の稼働率、保守性、災害時の継続性を確保する必要がある。
観点③：環境負荷と資源循環
EVは走行時に排気ガスを排出しませんが、電力の発電方法や蓄電池の製造・廃棄まで考慮しなければ、ライフサイクル全体での環境負荷を十分に低減できません。さらに、蓄電池に用いる資源の確保や使用済み電池の処理も課題です。
根本的な課題： EVの利用拡大に伴う電力消費、温室効果ガス排出、蓄電池の資源消費・廃棄負荷を抑制し、ライフサイクル全体で環境負荷を低減する必要がある。
3つの課題を答案にまとめるときの注意点
設問（1）は、課題を挙げるだけでなく、必ず観点を明記するよう指定されています。したがって、各項目の冒頭に「観点：〇〇」と書き、その後に課題の内容を続ける構成が確実です。
4．設問（2）：最重要課題を選び、解決策を3つ示す
最重要課題の選び方
ここでは、電力系統の安定供給を最重要課題として選びます。
理由は、充電需要の集中が配電設備の容量超過や電圧変動を引き起こすと、多数の利用者や施設に影響するためです。また、電力系統が安定していなければ、充電設備の利便性やEV普及による環境面の効果も十分に発揮できません。
解決策①：スマート充電による負荷平準化
通信機能を備えた充電設備とエネルギーマネジメントシステム（EMS）を連携させ、充電時間や充電電力を制御します。需要の少ない時間帯や再生可能エネルギーの発電量が多い時間帯に充電を誘導し、充電負荷のピークを抑制します。
技術的には、充電器の出力制御、電力需要予測、負荷監視、デマンドレスポンスなどを組み合わせます。
解決策②：V2Gによる双方向電力制御
V2G（Vehicle to Grid）は、EVの蓄電池と電力系統の間で双方向に電力をやり取りする技術です。双方向電力変換器を用い、需要が高い時間帯にはEVから系統へ放電し、需要が低い時間帯には充電することで、需給調整に活用します。
ただし、系統連系保護、逆潮流の制御、蓄電池の充放電状態（SOC）の管理などを適切に行う必要があります。
解決策③：配電設備の増強と分散型蓄電システムの導入
充電需要の増加が予測される地域では、配電線や変圧器の容量を評価し、必要に応じて増強します。併せて、定置型蓄電池や太陽光発電設備を導入し、需要のピーク時に蓄電池から電力を供給します。
これにより、配電設備への負担を緩和し、再生可能エネルギーの余剰電力も有効活用できます。
3つの解決策を組み合わせる意味
スマート充電：需要側の充電タイミングを制御する。
V2G：EVの蓄電池を系統の調整力として活用する。
配電設備増強・定置型蓄電池：系統の供給能力と調整能力を高める。
需要制御、双方向電力融通、設備側の対策を組み合わせることで、単一の技術に依存しない電力インフラを構築できます。
5．設問（3）：解決策を実施しても生じるリスクと対策
設問（3）では、設問（2）の解決策を実行した後にも残るリスクを考えます。「設備を増強すれば解決する」「通信制御を導入すれば問題ない」といった結論で終わらせてはいけません。
リスク①：通信障害・サイバー攻撃による制御機能の喪失
スマート充電やV2Gでは、通信ネットワークを介して充電設備や電力変換器を制御します。そのため、通信障害やサイバー攻撃により、充電制御が停止したり、多数のEVが一斉に充電を開始したりする可能性があります。
対策： 通信の暗号化、機器認証、アクセス制御、ソフトウェア更新管理を実施します。また、通信断時には安全な充電電力へ移行するフェイルセーフ機能を設け、ローカル制御によって電圧や電流を適正範囲に保ちます。
リスク②：蓄電池の劣化と利用者の利便性低下
V2Gによる充放電を繰り返すと、蓄電池の劣化が進み、EVの走行に必要な電力量を確保できなくなる可能性があります。また、利用者が必要とする時間帯に車両を使用できなければ、V2Gへの参加意欲も低下します。
対策： BMS（バッテリーマネジメントシステム）でSOCや温度を監視し、充放電電流と充放電深度を適切に制限します。利用者の出発時刻と必要SOCを優先し、蓄電池の劣化状態に応じて充放電を制御します。
6．設問（4）：技術者倫理と社会の持続可能性
設問（4）では、単に「安全性や環境に配慮する」と述べるだけでは不十分です。設問（2）の解決策を実施する際に、技術者として何を守るべきかを具体的に示します。
技術者倫理の観点
第一に、公衆の安全と健康を最優先します。充電設備や蓄電池について、電気設備の技術基準、系統連系保護、感電・火災対策を適切に実施し、設計段階から故障時の安全性を確保します。
第二に、データの適切な管理と説明責任を果たします。EVの充電履歴や位置情報などは利用者の行動を推定できる情報となり得るため、利用目的を明確にし、必要最小限の情報だけを取得して適切に管理します。
第三に、技術的なリスクや性能の限界を隠さず、関係者に説明します。経済性を優先して必要な安全対策を省略せず、専門的知見に基づき、社会から信頼される技術判断を行います。
社会の持続可能性の観点
第一に、再生可能エネルギーの活用や充電負荷の平準化によって、温室効果ガス排出量の削減を図ります。EVの走行時だけでなく、発電から蓄電池の製造・再利用・廃棄まで含めたライフサイクル全体で評価します。
第二に、蓄電池や電力設備の長寿命化、再使用、リサイクルを進め、資源消費と廃棄物を抑制します。
第三に、地域や所得によって充電サービスの利用機会が著しく偏らないよう、充電設備の配置や供給信頼度にも配慮します。安全性、環境性能、経済性、公平性を総合的に考慮し、将来世代にも便益をもたらすインフラを構築します。
7．解答例を作る前に押さえたい答案構成
答案は、次の順序で組み立てると、設問間のつながりが明確になります。
設問（1）：電力系統、充電インフラ、環境・資源循環の3観点を示す。
設問（2）：電力系統の安定供給を最重要課題とし、理由を述べる。
設問（2）：スマート充電、V2G、配電設備増強・定置型蓄電池の3つを具体化する。
設問（3）：通信・制御の障害と蓄電池劣化を取り上げ、専門技術に基づく対策を示す。
設問（4）：公衆安全、情報管理、説明責任、環境負荷低減、資源循環、公平性を述べる。
重要なのは、課題と解決策の対応関係です。設問（1）で抽出した課題のうち、設問（2）で選んだ最重要課題に対して、3つの解決策がどのように効果を発揮するかを明確にしましょう。
8．本番答案の解答例
以下は、24字×25行の答案用紙3枚を想定した記述例です。実際の答案では、文字数だけでなく、各設問の要求を満たしているか、技術的な具体性があるかを確認してください。
（1）根本的な課題
①【観点：電力系統の安定供給】 EVの普及により充電需要が増加し、特定時間帯に充電が集中すると、配電線や変圧器の過負荷、電圧変動及びピーク需要の増大を招く。このため、電力品質と供給信頼度を維持しつつ、充電負荷を適切に制御して電力需給を調整することが課題である。
②【観点：充電インフラの利便性と信頼性】 充電設備の設置場所、出力、通信方式等が異なると、利用者の利便性が低下する。また、設備故障や停電は移動や物流に影響する。このため、相互運用性を確保するとともに、充電設備の稼働率、保守性及び災害時の継続性を高めることが課題である。
③【観点：環境負荷と資源循環】 EVの普及に伴う電力消費の増加や蓄電池の製造・廃棄は、温室効果ガス排出や資源消費につながる可能性がある。このため、再生可能エネルギーの活用、蓄電池の長寿命化及び再資源化により、ライフサイクル全体の環境負荷を低減することが課題である。
（2）最重要課題と解決策
最も重要な課題は、電力系統の安定供給である。充電需要の集中は配電設備の容量超過や電圧変動を招き、多数の利用者に影響するためである。また、安定した電力供給は、充電インフラの利便性とEV普及による環境負荷低減の基盤となる。
解決策を以下に示す。
①【スマート充電による負荷平準化】 充電設備とエネルギーマネジメントシステム（EMS）を連携させ、電力需要予測に基づき充電時間及び充電電力を制御する。デマンドレスポンスを活用して充電需要を需要の少ない時間帯へ誘導し、ピーク負荷を抑制する。
②【V2Gによる需給調整】 双方向電力変換器を用いて、EVの蓄電池と系統間で電力を融通する。需要が高い時間帯には系統へ放電し、需要が低い時間帯には充電することで需給調整力を確保する。系統連系保護とSOC管理を適切に行い、安全な運用を図る。
③【配電設備の増強と分散型蓄電池の導入】 充電需要を予測して配電線や変圧器の容量を評価し、必要に応じて設備を増強する。また、太陽光発電設備と定置型蓄電池を導入し、余剰電力を蓄電してピーク時に供給することで、配電設備への負担を緩和する。
（3）新たなリスクと対策
①【通信障害・サイバー攻撃】 スマート充電やV2Gの制御通信が停止・改ざんされると、充電負荷が急増し、系統の安定性を損なうおそれがある。このため、通信の暗号化、機器認証及びアクセス制御を実施する。また、通信断時には安全な出力へ移行するフェイルセーフ機能とローカル制御を設ける。
②【蓄電池の劣化と利用者の利便性低下】 充放電の繰返しによって蓄電池の劣化が進み、EVの走行可能距離が低下するおそれがある。このため、BMSでSOCや温度を監視し、充放電電流及び充放電深度を適切に制限する。また、利用者の出発時刻と必要SOCを優先して制御する。
（4）技術者倫理と社会の持続可能性
技術者倫理として、公衆の安全と健康を最優先し、感電・火災対策や系統連系保護を適切に実施する。また、充電履歴等の情報は必要最小限の取得と適切な管理を徹底し、技術のリスクと限界を関係者に説明する。
社会の持続可能性として、再生可能エネルギーの活用と充電負荷の平準化により温室効果ガス排出量を削減する。さらに、蓄電池の長寿命化、再使用及びリサイクルを進め、資源消費と廃棄物を抑制する。充電サービスの地域的な偏りにも配慮し、安全性、環境性能、経済性及び公平性を総合的に考慮したインフラを構築する。
9．合格答案に近づけるための学習ポイント
ポイント①：課題は「現象」だけで終わらせない
「充電需要が増える」「環境負荷が増える」と書くだけでは、現状の説明にとどまります。
その現象が何を引き起こし、何を実現する必要があるのかまで示しましょう。
例：
現象：充電需要が増加する。
影響：配電設備の過負荷や電圧変動が発生する。
課題：供給信頼度を維持しながら充電負荷を制御する。
ポイント②：解決策には技術用語と機能をセットで書く
専門技術用語を並べるだけでは、解決策の説明になりません。
「EMSを導入する」だけでなく、「電力需要予測に基づき充電電力を制御し、ピーク負荷を抑制する」と書くことで、技術の機能と効果が伝わります。
ポイント③：設問（3）では解決策の副作用を考える
設問（2）で示した技術を導入することによって、新たなリスクが生じる可能性があります。
例えば、V2Gには需給調整というメリットがある一方、蓄電池の劣化や通信制御への依存という課題があります。メリットだけでなく、技術の限界と対策をセットで説明しましょう。
ポイント④：設問（4）は精神論ではなく具体的な要件にする
「安全に配慮する」「環境を大切にする」といった抽象的な表現だけでは、技術者として何を実行するのかが伝わりません。
公衆安全、系統連系保護、個人情報管理、ライフサイクル評価、資源循環など、技術的な実施事項に結び付けることが大切です。
10．まとめ
令和5年度Ⅰ-2は、EVの技術そのものではなく、EVが普及した社会を支えるインフラ技術を多面的に考える問題です。
答案作成では、次の5点を意識しましょう。
設問（1）： 観点を明記し、異なる側面から根本的な課題を3つ抽出する。
設問（2）： 最重要課題を選んだ理由を述べ、解決策を3つ具体化する。
専門技術： EMS、デマンドレスポンス、V2G、双方向電力変換器、BMSなどを機能と結び付けて使う。
設問（3）： 通信障害や蓄電池劣化などのリスクと、専門技術に基づく対策を示す。
設問（4）： 公衆安全、情報管理、環境負荷低減、資源循環、公平性を具体的な要件として述べる。
技術士二次試験では、知識の多さだけでなく、課題から解決策、リスク対策、倫理・持続可能性までを一貫して説明する力が求められます。
過去問を学ぶ際は、解答例を暗記するだけでなく、**「なぜこの課題を選び、この技術で解決し、その副作用をどう抑えるのか」**という論理の流れを身に付けていきましょう。
最後までお読みいただきありがとうございます。
この記事が少しでも答案作成の参考になりましたら、既読マーク感覚で「スキ♡」を押していただけると嬉しいです。継続して技術士試験の記事を作っていく励みになります！
