過去20年間にわたり、リチウムイオン電池技術は自動車市場の最前線にまで進出してきました。これらの バッテリー により、自動車メーカーは内燃機関 (ICE) における化石燃料の必要性を削減または排除することで、消費者向けおよび商用の輸送手段を再定義することができます。しかし、 電気自動車（EV） のバッテリー技術は、十分な電力、寿命、安全性を提供するリチウムイオンバッテリーの能力の限界を継続的に押し広げています。
現在市場に出回っているEVバッテリー技術のいくつかを紹介し、さまざまなEVシステムで使用されているさまざまなバッテリーセルのサイズを分析します。
電気自動車の種類
テスラ、ホンダ、BMW、フォード、ポルシェなどの人気EVメーカーは、リチウムイオン電池技術を活用した多様で革新的なEV車を開発しています。完全バッテリー駆動の電気自動車（BEV）は、走行に電力のみを使用しますが、プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）と完全ハイブリッド電気自動車（FHEV）は、ICEと連携して電力を生成し、供給します。これらすべての車両タイプには、異なるレベルのバッテリーの複雑さとサイズが必要です。
1.フルバッテリー電気自動車（BEV）
現在世界最大のEVメーカーであるテスラは、最大110kWhのバッテリーシステムを搭載した車両を製造しています。これらの車は、標準的な60W電球を76日間以上点灯させ、Tesla Model Sに400マイル走行できるだけのエネルギーを蓄えることができます。最新のバッテリーパックには、テスラ独自の 2170 リチウムイオンセルが数千個搭載される見込みです。
2170テスラのリチウムイオン セルは、以前のモデルで使用されていたパナソニックの18650セルよりもエネルギー効率が10 ～ 15% 優れています。18650セルをベースに構築されたTeslaの100kWhバッテリー ソリューションには、8,256個のセル (12Ah/セル) が含まれており、16個のバッテリー モジュールに均等に分散されています。このセルはモデルSを300マイル以上走行させることができます。
テスラの高性能EV「モデルSパフォーマンス」に対するポルシェの回答である新型ポルシェ タイカンには、他のほとんどの電気自動車に搭載されている標準の400Vではなく、800Vを生成する93.4kWhのバッテリーが搭載されています。Taycanのバッテリーは、それぞれ12個のセルを備えた33個のバッテリー モジュールで構成されており、合計396個のリチウムイオン セルにより、セルあたり235.8 Whという膨大な電力を蓄えることができます。バッテリーの充電速度は電流によって制限されるため、これらのセルが生成する電圧が高いほど、バッテリー システムの重量が軽くなり 、充電が速くなります。ただし、この高出力バッテリー システムには独自の設計上の課題があり、車両全体でサブシステムを実行するために、より高度な電力変換と電流保護が必要になります。
2.プラグインとフルハイブリッド
トヨタの最も人気のあるPHEVであるプリウスプライムは、8.8kWhのバッテリーパックを搭載しており、市街地で約55MPGの燃費を実現しています。ドライバーは、8.8 kWhのバッテリーを自宅や外出先で充電できます。また、プリウス プライムはガソリンよりも多くの電力を消費するため、ガソリンスタンドでの費用を節約できます。プリウス プライムは5つのバッテリー スタックで駆動され、各スタックには19個のLIセル (95個のセル) が含まれており、合計容量は8.8kWhになります。比較すると、世界で最も人気のあるFHEVである標準のプリウスには、はるかに小さなバッテリーが搭載されており、それぞれ28セルのスタックが2つ（合計56セル）しかないため、最終的な容量は0.745kWhになります。特に、PHEVとFHEVのエネルギー密度はそれぞれ92.6 Wh/セルと13.3 Wh/セルです。より大きく、よりエネルギー密度の高いバッテリーは、車両全体のより高い作業負荷に電力を供給するのに最適であり、プリウス プライムは標準のプリウスよりも電気エネルギーへの依存度が高くなります。他の多くのメーカーも、バッテリー容量システムとバッテリー使用率が異なる複数のモデルを提供しています。
EVバッテリー管理システム: スピード、安全性など
EV車両によって必要なバッテリー容量は異なりますが、EVバッテリーは容量以外にもさまざまな点で異なります。EVバッテリー システムを設計する際、エンジニアは充電速度、充電サイクル能力、劣化、化学的性質、そしてもちろん安全性も考慮します。ほとんどのEVアプリケーションではエネルギーと電力密度のしきい値が実現されていますが、自動車メーカーは最適なパフォーマンス レベルを実現するためにモジュールとセルのサイズを絶えず調整しています。
リチウムイオン電池セルとモジュールのサイズに関係なく、EVに電力を供給する高電圧バッテリー システムには、最大限の電力と安全性を確保するために、細心の注意を払って設計された バッテリー管理システム (BMS) が必要です。BMSテクノロジーと、 Silicon Labs や Pulse Electronics などの主要コンポーネント メーカーは、EV業界全体における電気自動車バッテリー テクノロジーとリチウムイオン セルおよびモジュール生産の進歩に不可欠です。