[公開日] 2025 年 2 月 5 日 午前 6 時 14 分 AEDT
[著者] Hussein Dia
「実験室環境でテスト済み」と聞くと、実世界の条件では製品の劣化が早まると想定しがちです。
しかし、スタンフォード大学 (Stanford University) の専門家は、電気自動車 (EV) のバッテリーではその逆であることを 発見しました。彼らの新しい研究によると、従来の実験室テストでは劣化が早まるのに対し、実世界の使用ではバッテリー寿命が大幅に延び、EV 全体の寿命が延びます。研究者は、ストップ アンド スタートの運転方法とバッテリーの放電速度の変動により、従来のテストと比較してバッテリー寿命が最大 38% 延びることを発見しました。
これは EV ドライバーにとって、そして輸送手段の電化に向けた取り組みにとって朗報です。研究者によると、このバッテリー寿命の延長は、EV がバッテリー交換が必要になるまでに 30 万キロメートル以上走行できることを意味します。
バッテリーの寿命が長くなれば、EV の 総所有コスト が削減され、バッテリーの寿命が長くなるため、環境にもメリットがあります。
通常、バッテリーの劣化はどのようにテストしますか?
リチウムイオンなどの一般的なバッテリーの化学特性は、時間の経過とともに劣化します。リチウムイオンが電極を行き来すると、一部は方向転換したり閉じ込められたりします。バッテリーが古くなると、それほど多くの電荷を保持できなくなります。
では、これをどのように測定するのでしょうか?
EV バッテリーを製造する場合、リリース前に 20 年かけて寿命をテストすることは望ましくありません。バッテリーをより迅速にテストするために、研究者はバッテリーの放電速度を一定にしてバッテリーの劣化率を推定する傾向があります。EV バッテリーの劣化の研究は 通常、制御された条件の下で実験室環境で行われます。
実験室では、研究者はバッテリーを急速に繰り返し充電と放電のサイクルにかけます。電力は 一定速度で 放電されます。容量が徐々に低下するのを観察することで、時間の経過に伴う劣化レベルがわかります。これが、「10 年後に 80% の容量を維持する」などの推定値を得る方法です。
しかし、この方法は広く使用されていますが、限界があります。一定速度で電力を放電することは、実際の運転方法ではありません。高速道路に乗ろうと急加速したり、渋滞の中で長時間加速とブレーキをかけたり、いくつかのお店にちょっと寄ったりするかもしれません。さらに、バッテリーはほとんどの時間使用されていません。バッテリーが常に消耗するのではなく、その両方が混在しています。
スタンフォード大学の研究者が行ったのは、実際の運転方法を模倣して、EV バッテリーを現実的な方法でテストすることです。これは「動的サイクルテスト: dynamic cycle testing」として知られています。
実際の使用を模倣
実際の使用と運転パターンを再現するために、スタンフォード大学のチームは、EV バッテリーのさまざまな 放電パターン を設計しました。その一部は実際の運転データに基づいています。その後、研究者は、さまざまなプロファイルで 92 個の市販のリチウムイオン バッテリーを 2 年以上テストしました。
結果によると、実際のシナリオを使用してテストされたバッテリーは、予想よりも大幅に遅く劣化し、実験室の条件下でテストされたものよりもバッテリーの寿命が長くなりました。さらに良いことに、バッテリーの使用が現実的であるほど、バッテリーの劣化が遅くなります。
バッテリー研究者は長い間、急加速はバッテリー寿命に悪いと考えてきました。しかし、これは事実ではありません。短距離の加速と 回生ブレーキ（EV がブレーキをかけている間にバッテリーを充電する）は、実際にはバッテリーの劣化速度の低下と関連していました。
これは実際に裏付けられているのでしょうか?
最近の他の多くの研究では、商用車を含む稼働中のEVのデータを使用して、バッテリーが実際にどのように機能するかを調べています。これらの研究では、実際の使用とバッテリーの劣化率の低下との相関関係も発見されています。
GEOTABの 研究者 による2024年のレポートでは、テレマティクスによるリモートモニタリング (telematic remote monitoring) を使用して、10,000台のEVからデータを取得しました。この研究では、バッテリー技術の向上により劣化が遅くなっていることがわかりました。新しいEVは、年間約1.8％の健全性を失います。これは、2019年の2.3％の劣化率と比較して大幅に低下しています。
使用パターン以外にも、バッテリーの寿命に影響を与える要因はいくつかあります。そのうちの1つは注目に値します。使用頻度の高い車両によるDC急速充電器の頻繁な使用は、バッテリーの劣化を早めることに関連しています。この影響は、暑い気候でより顕著になります。対照的に、より遅い「レベル2」充電は、バッテリーの寿命に優れています。全体として、研究者らは、バッテリー寿命を延ばす最良の方法は、充電を 20% から 80% の間に保ち、極端な温度にさらされることを減らし、急速充電を制限することだと結論付けました。
2024 年の 別のレポートでは、3 ～ 5 年間集中的に使用された 7,000 台の EV のバッテリーを分析しました。レポートでは、予想よりも劣化率が低いことがわかりました。
このレポートでは、車両を 20 万 km 以上走行させた後でも、ほとんどのバッテリーが依然として良好な容量 (80% 以上) を維持していることがわかりました。使用パターン、セル化学の進歩、最適化されたバッテリー管理などの要因も、バッテリーの劣化に影響を与えることがわかりました。
これは EV への移行にとって何を意味するのでしょうか?
これらの結果は、EV 所有者が高価なバッテリー パックをさらに数年間交換する必要がない可能性があることを示唆しています。EV の寿命全体では、これは運用コストの削減を意味します。
この調査結果は、フリートオペレーターにとっても励みになる。長距離走行の商用EVのバッテリーは、頻繁に使用した後でも信頼性が維持されるはずだ。
自動車メーカーや技術プロバイダーは、EV バッテリー管理ソフトウェア を更新してこれらの調査結果を考慮することでメリットを得ることができる。これは、実際の状況下でバッテリーの寿命を延ばすのに役立つだろう。
バッテリーの交換が減れば、リサイクルするバッテリーも減る。EVバッテリーは車両から取り外すと、何年もの間、家庭や企業のエネルギーを蓄えるために使用できる。これらの調査結果は、バッテリーの2度目の寿命がより長く、より信頼できることを示唆している。
近年、電気自動車への移行はいくつかの障害に直面している。生活費のプレッシャーと充電に関する不確実性により、純粋な電気自動車よりも ハイブリッド車を選ぶ オーストラリア人が増えている。
これらの調査結果は、電気自動車に興味があるがバッテリーの寿命に不安があるドライバーを安心させるのに役立つかもしれない。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4ones(Koichi Ikenoue) の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
