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

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
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。