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ハイブリッドと電動パワートレイン向けのバッテリー技術に関するデータ


制作:経営会議ドットコム 編集グループ

ボッシュにおけるeモビリティ/伸び続ける走行距離、バッテリーの再利用、自動運転の実用化が変えるバッテリー技術とは


長寿命、 最高の品質、 最高水準の安全性など、 自動車用高電圧バッテリーに求められることは多大です。 そのため、 現在のリチウム イオン バッテリーは、 最低走行距離15万km、 また15年の製品寿命を実現できるよう設計されています。 さらに、 車両に搭載されてこのように長期間使用した後で も、 出荷時の80%の容量と性能を維持している必要があります。 「コスト効率に優れ、 パワフルで信頼性の高い自動車用高電圧バッテリーを開発するのは、 非 常に難しいことです」と、 ボッシュのガソリン システム事業部で役員としてeモビリティを担当するヨアヒム・フェッツァーは述べています。 ボッシュは今後5年間で現在の2倍の性能を持つ高電圧バッテ リーを供給する予定でおり、 それと並行して新しいバッテリー技術の研究にも着手しています。

開発: 次世代リチウムイオン バッテリーへの道



リチウムイオン技術: リチウムイオン技術は、 今後数年でさらなる進化の可能性がある技術です。 現在のバッテリーのエネルギー密度は約 115 W h/kg ですが、 これをさらに280 W h/kg まで高められる可能性があります。 そこで、 次世代リチウムイオン バッテリーの研究を進めるため、 ボッシュは株式会社GSユアサ、 三菱商事株式会社と提携し、 合弁会社のリチウムエナジー アンド パワー社(Lithium Energy and Power)を設立しました。 「この合弁会社が目指しているのは、 現在の2倍の性能を持つリチウムイオン バッテリーを作り上げることです」とフェッツァーは述べています。 この目標を達成するために、 各社がそれぞれの強みを結集させています。 GSユアサは、 セ ルの最適化で積み重ねた経験を、 よりエネルギー密度が高く、 走行距離の長いバッテリーの実現に活かし、 ボッシュは高い専門性でバッテリーマネジメントとシ ステム インテグレーションの分野で貢献します。

ポスト リチウムイオン バッテリー: ボッシュのコーポレート リサーチ部門は、 リチウムと硫黄を組み合わせ、 確実にエネルギー密度と容量を向上できる技術など、 ポスト リチウムイオン バッテリーの研究に積極的に取り組んでいます。 この硫黄を使ったリチウム バッテリーは、 最短で5年後には量産化の体制が整うだろうとボッシュは見込んでいます。

性能向上: バッテリーマネジメントにより走行距離が10%アップ



セルの化学組成: バッテリーの性能を向上させるにはいくつかの方法があります。 たとえば、 正極と負極に使用される素材は、 セルの化学組成において重要な役割を果たします。 現在のほとんどの正極にはニッケル、 コバルト、 マンガンの三元系(NCM)とニッケル、 コバルト、 酸化アルミニウムのニッケル系(NCA)、 負極にはグラ ファイト、 ソフトあるいはハード カーボン、 またはシリコン カーボンが用いられています。

セルの電圧: 高電圧電解質は、 バッテリーの性能をさらに向上させ、 セル内の電圧を4.5ボルトから5ボルトに引き上げます。 ただし、 この技術には、 性能を向上させつつ、 いかに安全性と長寿命を確保する点で課題もあります。

バッテリーマネジメント: ボッシュは高性能バッテリーに関連し、 さまざまなセルをモニター、 制御することに加え、 システム全体のモニター、 制御にも力を入れています。 ここでは、 CANバスシステムを利用して、 最大10個のマイクロコントローラーでセル内のエネルギー フローを制御するために、 高電圧バッテリーの安定管理が課題となります。 こうした高度なバッテリーマネジメント技術を採用することで、 セルの化学組成を変 えることなく、 走行距離を最大10%伸ばすことも可能になります。

インフラ: バッテリー技術に影響を与える自動制御車両



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急速: 電気自動車を急速充電できる場所が増えれば増えるほど、 バッテリー技術にも大きな影響を与えると考えられています。 例えば、 バッテリーをいつでもすぐに充電できるようになれば、 走行距離をさほど気にしなくても済むでしょう。

自動運転: 完全な自動制御車両が実現すれば、 ドライバーの手をまったく煩わせることなく、 車両自体が充電スポットを探せるようになるため、 充電もより簡単になりま す。 これについてはすでに、 ボッシュ、 VW、 そして欧州の多くの大学が参加したV-Chargeプロジェクトでも実証されています。 そのプロジェクトのア イデアのひとつは、 ドライバーが駐車場でスマートフォン アプリを操作することで、 電気自動車が自動で充電スポットに向かい充電し、 ドライバーが戻る際に、 自動車が自動で指定のピックアップ場所に戻るというもの です。 また、 そのほかにもさまざまな応用例を考えることができます。 例えば、 ドライバーが携帯電話でカーシェアリング用の車両をリクエストし、 指定した場 所に向かわせるといった操作も可能になるでしょう。 他にも、 業務用車両は、 その製品寿命がバッテリーの寿命とされている15年よりも短くなることが多いた め、 製品寿命など、 バッテリーに関する需要が変化しつつある分野となってきています。

3段階の製品寿命: 高電圧バッテリーにとって自動車用はあくまで第一ステップ



バッテリー寿命のいくつかのステージ:業務用車両は短期間にかなりの距離を走行するため、 性能も容量も完全な状態にある新しいバッテリーを必要とします。 しかし、短い距離をたまに走行する車両 向けには、 少し使用しただけのバッテリーで十分に通用します。 バッテリーをこのように使い分けることができれば、電気自動車の全体的なコスト削減につながります。 また、バッテリーは自動車の平均寿命とされる12年を過ぎても、 出荷時の80%の性能と容量を維持しています。 つまり、バッテリーのコンポーネントは、エネルギー貯蔵ユニットとしてまだ利用価値を備えています。

BMW、 バッテンフォールと推進するバッテリー「セカンドライフ」プロジェクト:ハンブルグで、電気自動車の使用済みバッテリーをつなげた大規模なエネルギー貯蔵システムの構築が進められています。 これが実現すれば、数秒以内にエネルギーを供給し 電力網の安定化を図れるようになります。 ボッシュ、BMWグループとバッテンフォールはこのプロジェクトで連携し eモビリティとエネル ギー貯蔵技術の推進に取り組んでいます。

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