EVのバッテリー寿命を理解する

Jun 02, 2023

当社の最新の EV ブログでは、EV のバッテリー寿命に関する重要な詳細を詳しく解説しています。「健康状態」の意味、PHEV (プラグイン ハイブリッド電気自動車) と BEV (バッテリー電気自動車) のバッテリー間のバッテリー寿命の違い、航続距離とバッテリー寿命の関連性などです。容量など。

バッテリーは最も高価なコンポーネントであり、バッテリー電気自動車 (BEV) またはプラグイン ハイブリッド電気自動車 (PHEV) への切り替えを検討しているドライバーにとって最も懸念されるコンポーネントです。 バッテリーでどのくらいの航続距離が得られますか? 劣化して交換が必要になるのでしょうか？ 車両の残存コストにどのような影響が生じる可能性がありますか?

SIMI モーター統計 2011 年にアイルランドでは 46 台の BEV が登録され、そのうち 45 台が日産リーフであったと教えてください。 対照的に、2022年上半期には、26の自動車メーカーから54の異なるモデル、8,444台のBEVが登録されました。 2022年の販売上位10モデルのうち7モデルは2019年には発売されていなかった。

長期的なバッテリーの状態に対する信頼性が懸念されていました。 健全性 (SoH) は、バッテリーの有効容量のパーセンテージ測定として使用される用語です。 現実世界のデータなしで長期的なEVバッテリーの状態を予測できるでしょうか? EV のバッテリーの状態を理解するために、ほとんどの EV に電力を供給するテクノロジーを見てみましょう (外部電源からバッテリーを充電しないハイブリッド車は含まれません)。

すべての BEV および PHEV には、電力貯蔵用に 12V アクセサリ バッテリーとトラクション バッテリー パックの 2 種類のバッテリーが搭載されています。

EV は、車載電源システムを起動してバッテリー パックに電力を供給するため、バッテリー パックの充電量に関係なく、12V バッテリーが充電されていないと始動しません。 EV の 12V バッテリーは、ICE 車のバッテリーと同じ方法でジャンプスタートします。 AA Rescue によると、12V バッテリーが故障するのがより一般的です。EV の充電が切れるよりもパンクする可能性があります。

今日のEVバッテリーパックでは、リチウムイオン技術（Li-ion）が最も一般的に使用されています。 ソニーは 1991 年に初の商用充電式リチウムイオン電池を発売し、モバイルエレクトロニクスに革命を引き起こし、それ以来ラップトップへの電力供給から自動車への電力供給へと急速に進化してきました。

リチウムイオン技術には、EV に適した次のような多くの特徴があります。

リチウムイオンEVの「バッテリー」は、多数のバッテリーセルで「モジュール」を構成しています。 直列に接続され、バッテリー ケース内に封入された多数のモジュールはバッテリー パックとして知られています。 バッテリー パックは通常、数千のセルで構成されているため、単一のセルが故障しても SoH に大きな影響はなく、単一の故障でエンジンが完全に停止する ICE とは異なり、バッテリーは引き続きその機能を果たします。

バッテリーパックの種類はEVのメーカーとモデルによって異なり、通常は車両の床に沿って配置されています。

EV バッテリー パックの総エネルギーまたは容量は、kWh (キロワット時) で測定されます。 車両の航続距離は、車両がフル充電で走行できる距離であり、これは通常、バッテリーの容量に比例します。 モデルごとにバッテリーのサイズと効率が異なるため、航続距離も異なります。

ICE 車両の場合と同様、燃料タンクのサイズや燃費が異なるため、EV も完全に充電されたバッテリーで走行できる距離は大きく異なります。 BEV または PHEV の実際の電気航続距離に影響を与えるその他の変数には、ドライバーの行動 (特に速度、ICE 車両の場合のように、速く進むほど航続距離が短くなる)、運転条件、地形、乗客の積載量、補機類の使用、および気候が含まれます。 これは ICE 車両のパフォーマンスと変わりませんが、それはまったく別のブログです。

PHEV バッテリーの SoH も BEV と同じ変数の影響を受けますが、両方の燃料タイプが同時に使用されることが多いため、PHEV の全電気走行範囲はより複雑になります。

自動車業界の課題は、より長い航続距離とより高速な充電を求める EV ドライバーのニーズを満たす、コスト効率が高く効率的なバッテリーを開発することです。 それでは、電気化学者はバッテリー容量の増加に取り組んでいますが、リチウムイオンバッテリーパックの予想寿命については何を知っているのでしょうか? バッテリーの劣化 (SoH の低下) についてはどうなっているのでしょうか?また、それを最小限に抑えるために EV 所有者は何ができるでしょうか?

電気自動車のバッテリーは長寿命になるように製造されており、ほとんどのメーカーは 8 年または 160,000km (バッテリーの SoH >70 ～ 80%) を保証しています。 Tesla Model S または X では、8 年間または最大 240,000 km のいずれか早い方のバッテリー故障保証が提供されます。 同じバッテリーで 1,000,000km のマークを超えた EV の報告がオンラインにあります。

米国の一部の消費者レポートでは、EV バッテリーパックの平均寿命は約 320,000 キロメートルと推定されています。これは、アイルランドの自動車 1 台あたりの平均年間 16,400 キロメートルで運転した場合、ほぼ 19.5 年使用できることになります (CSO 2019)。これは、EV バッテリーパックの予想寿命よりも長くなります。ほとんどの車両 (10 ～ 14 年) アイルランドの気候のおかげで、アイルランドの EV バッテリー パックがさらに優れている可能性がある理由を読み続けてください。

EV のバッテリーは他のモバイル テクノロジーで使用されているバッテリーよりも堅牢であり、バッテリー管理システムを備えているため、致命的な故障が発生する可能性はほとんどありません。 リチウムイオン電池の SoH は使用 (充電/放電サイクル) とともに徐々に低下し、その結果、充電容量が減少し、航続可能距離が減少することは避けられません。 多くのディーラーはバッテリーに 8 年または 160,000km の保証を付けていますが、これはバッテリーの劣化が起こるまでに何年もかかることを示しています。

電力の低下、つまりパワートレインに電力を供給する際の性能の損失は、EV ではほとんど観察されませんが、充電の性能や効率が低下する可能性があります。

Forbes によると、バッテリー パックのコストは過去 10 年間で 88% 減少しました。 この価格下落は2022年も続くと予想されていたが、紛争、インフレ、市況の影響を受けた。

長期的なバッテリーの劣化は、温度、充電パターン、使用状況などの多くの変数の影響を受けます。 使用習慣を形成する際にこれらの変数を念頭に置くと、バッテリーの寿命を延ばすことができます。 バッテリーの寿命を最適化するには、特定の車両に対するメーカーの推奨事項に従う必要があります。

温度の敏感さは、リチウムイオン技術の弱点です。 高温（砂漠のような）では、リチウムイオン電池の性能が低下し、動作中に熱が発生します。 温度は長期的にはバッテリーの劣化に影響を与える可能性があり、短期的には高速充電時間にも影響を与える可能性があります。

一般に、温暖な気候は寒冷な気候よりも EV バッテリーの寿命に悪影響を及ぼします。 高温はバッテリーの寿命と航続距離に悪影響を及ぼす可能性がありますが、再充電時間には影響しません。また、低温は再充電時間と航続距離に悪影響を与える可能性がありますが、バッテリーの寿命には影響しません。

バッテリー管理システムは、アクティブな加熱/冷却によってバッテリー パックの最適な温度を監視および維持します。 人間の身体が 37 度で最もよく機能するのと同様に、EV バッテリーの化学反応も適度な温度範囲で最もよく機能します。 テストの結果、-6℃ではEVの航続距離が平均12%失われることが判明23℃と比べて 。 バッテリーはキャビン (ドライバーの快適さのため) とバッテリー (最適な動作パフォーマンスのため) の両方を加熱/冷却するための電力を供給するため、日々の温度も航続距離に影響します。

EV の冷却システムはさまざまです。EV に最適なパフォーマンスを得るためにバッテリー温度を事前調整する機能がある場合は、この機能を最大限に活用する方法についてオーナーマニュアルを参照してください。

もう 1 つの重要な変数は、充電パターンです。 常に 0% まで消耗し、100% まで再充電するとバッテリーの劣化を引き起こす可能性がありますが、経験上、EV 所有者はそのようなことはしないことがわかっています。 それにもかかわらず、完全な放電や過充電を防ぐために、メーカーは使用できないバッテリー容量の下限と上限に何らかの不測の事態を組み込んでいます。

最新の電気自動車のバッテリー パックに搭載されているリチウムイオン セルは、長期間にわたって完全充電状態または非常に低い充電状態に維持されることを好みません。 EV バッテリーの寿命を最適化するための標準的なアドバイスは、SoC を毎日 20% ～ 80% に維持することです。

高速充電 (DC 充電) は便利ですが、AC 充電よりも多くの熱を発生し、この熱によりバッテリーが劣化する可能性があります。 理想的には、AC 充電で充電ニーズの大部分が満たされ、急速充電の使用を最小限に抑えることでバッテリー寿命が延びます。

充電パターンがバッテリー寿命に及ぼす影響を実証するために、ヒュンダイは、ソウルブースターEV（64kWh、最大航続距離386km）の寿命に大きなばらつきがあることを示す数値をウェブサイトで公開した。

バッテリーが消耗し、100% まで充電した場合、バッテリーは 1,000 回充電できます。 50%まで使用して再充電した場合、バッテリーは5,000回充電できます。 20%使用して再充電した場合、8,000回の充電が可能です。

要約すると、ヒュンダイは、ソウル ブースター EV が 1 日あたり 77 km (最大走行距離の 20% に相当) 走行し、毎晩充電された場合、次のように主張します。バッテリーは 8,000 日 (22 年間) 持続します。。

2020 年、テレマティクス ソリューション プロバイダーである GeoTab は、公開された現実世界のバッテリーデータ6,000 台の EV (BEV および PHEV) を数百万日かけて調査し、EV バッテリーの温度と SoH の長期的な影響について貴重な洞察を提供する 2 つの無料で使用できるツールを作成しました。

この現実世界のデータは、平均的な EV バッテリーの容量が年間約 2.3% 失われることを示しています。 言い換えれば、今日の航続距離 300km の EV は、5 年で 34km 失われることになります。 データによると、使用年数や走行距離よりも熱と急速充電 (DC 充電) がバッテリーの劣化の原因であることが示されているため 7、高レベルの使用、つまり運転や走行距離は懸念事項ではないようです。

GeoTab の実世界データは、EV が距離の倍数で保証をはるかに超えている他のレポートと同様に、高レベルの使用事例が豊富にあります。 たとえば、2017年製のルノー ゾーイ 52kWhは、（暑い）トルコでタクシーとして使用されており、走行距離は345,000キロで、より長い距離を走行した後、ほぼ完璧に近い96％のSoHを達成しました。アイルランドの自動車の平均寿命。

バッテリー技術とそれが 300,000 km 以上でどのように劣化するかを説明しましたが、ICE と比較するとどう思いますか? 300,000km 走行後のディーゼルまたはガソリン エンジンはどのような状態になりますか。メンテナンス不要で走行できると確信して購入しますか?

EV は走り続けます。航続距離は時間の経過とともにわずかに減少する可能性がありますが、単一のコンポーネントが故障するとエンジンと車両が完全に停止する ICE よりも信頼性が高くなります。

最後のポイントは、EV とバッテリーに関してはまだ初期段階にあるということです。リサイクルできる EV バッテリーが非常に少なく、大部分 (償却車両から) がバックアップとしてセカンドライフに送られるため、リサイクル センターはまだ試験的に運用されているばかりです。電力網に。

お客様の興味に応じて、登録できるニュースレターを選択できます。 家庭、地域社会、ビジネスでの持続可能なエネルギーの使用について学びましょう。 学校との取り組みについて聞いたり、エネルギー研究や統計に関する最新情報を入手したりできます。