ダイナミックサイクリング – EVバッテリーは予想以上に耐久性が高い

SLAC-スタンフォード・バッテリーセンターのエンジニアチームは、EVバッテリーの寿命は約束よりもはるかに長くなると考えています。このチームは、メーカーが長年にわたりバッテリーの試験方法を誤っていたことを示す報告書を発表しました。この研究は、実際の運転パターンと実験室での試験結果が異なることを強調しています。知っておくべきことをご紹介します。

かつて、EVバッテリーのテストは実験室で行われていました。業界標準では、一定の充電と放電を繰り返すサイクルが求められていました。この方法は、バッテリーが使用不能なほど劣化するまで繰り返されました。驚くべきことに、このバッテリーテスト方法は正確ではないことが判明しました。実際には、EVバッテリーの寿命は40%近くも延びる可能性があります。

今日のEVバッテリーの問題点

EV バッテリーには、EV の普及を推し進めるために解決すべき懸念事項がいくつかあります。まず、EV バッテリーは車両の中で最も高価な部品の 30 つです。平均すると、バッテリーは総コストの XNUMX% を占めます。EV バッテリーのコストは下がり続けていますが、大規模導入の最大のコスト上の障害の XNUMX つであることに変わりはありません。

出典 – EVBox

代替品の悩み

EVバッテリーのコストは、車両の販売価格とメンテナンス費用の両方に影響します。例えば、テスラなどのEVメーカーは、バッテリーの保証期間を8年または150万マイルと定めています。これは、EVバッテリーの平均的な寿命である10～20年よりも短い期間です。そのため、古いEVオーナーは、バッテリーの性能が期待通りではないと感じるかもしれません。

コスト面では、EV バッテリーの交換には、テスラの場合 5 ドルから 35 ドルかかる可能性があります。つまり、バッテリーの交換には、場合によっては中古車と同じくらいの費用がかかる可能性があるということです。そのため、バッテリー寿命を延ばすためにかなりの努力が払われてきました。ありがたいことに、多くの EV バッテリーは、製造時に公表された寿命をはるかに超えて長持ちすることが判明しています。

ダイナミックサイクリング – EVバッテリー研究

A 研究¹ 今週 Nature Energy に掲載された論文では、毎日のストップ アンド ゴーの運転パターンが EV バッテリーの寿命を延ばす仕組みが強調されています。エンジニアは、ストップ アンド ゴーの交通、移動の合間に何時間も車を駐車しておくこと、その他の毎日の通勤時の運転タスクにより、実験室でのテストと比較してバッテリー寿命が約 3 分の 1 延びることを発見しました。

ダイナミックサイクリング – EVバッテリーテスト

エンジニアたちは理論をテストするために、4 種類の EV 放電プロファイルを考案しました。これらのプロファイルは、実際の運転データから収集された日常の運転パターンに基づいています。また、従来の充電/放電サイクルを使用してテスト媒体としていくつかのバッテリーもセットアップしました。

試験の一環として、研究者らは市販のリチウムイオン電池 92 個を使用しました。電池は過去 2 年間、それぞれの放電プロファイルで放置され、エンジニアらは電池の劣化を注意深く監視しました。その後、このデータを基に機械学習アルゴリズムを作成しました。

ダイナミックサイクリング – EVバッテリーML

ML (機械学習) アルゴリズムは、過去のデータ、高度な制御、アクティブ シミュレーションを組み合わせたもので、チームにとって大きな前進となりました。これにより、研究コストを削減し、膨大な数の動的排出プロファイルにわたって何百万ものシナリオを実行できるようになりました。このデータは、ML アルゴリズムをさらに開発するために使用できます。

ダイナミックサイクリング – EVバッテリーの結果

エンジニアの調査により、現実的な放電プロファイルは、元の放電試験プロファイルよりもはるかに長く持続することが明らかになりました。テストされたバッテリーは平均で40%の寿命延長を示しました。EVの駐車時間と加速開始の瞬間は、いずれも寿命にプラスの影響を与えることが判明しました。

また、急加速とバッテリー寿命の間にも相関関係があることも発見した。内燃機関と異なり、EV のフロアリングはバッテリーに良く、寿命を延ばすことができる。休憩時間と組み合わせて使用​​すると、バッテリーが循環するようになる。

時間の問題

エンジニアたちは、バッテリー寿命にこれまで考えられていたよりも大きな役割を果たす時間を明らかにしました。たとえば、バッテリーを数時間休ませると、寿命が延びる可能性があります。データによると、仕事場などの目的地に到着して何時間も車を放置することが多い日常的なドライバーは、バッテリー寿命が延びました。このバッテリー寿命の延長は、バッテリーを冷却できる数時間の休ませ期間によるものです。

データはまた、バッテリーを長期間放置しておくと、その性能に予想以上に悪影響を与えることも明らかにしました。EV バッテリーは、長期間放置したり充電しなかったりすると急速に劣化します。結果から、過度の使用よりも未使用の方がバッテリー寿命に危険であることが判明しました。

研究者

この研究は、SLAC-スタンフォード バッテリー センターのエンジニアが主導しました。チームは、材料科学、エンジニアリング、コンピューター サイエンス、高度な ML アルゴリズムを組み合わせて、運転パターンに基づいてバッテリーの劣化を正確にマッピングしました。現在、チームはそのデータを活用して、より効率的で耐久性のあるバッテリーを開発しようとしています。

出典 – スタンフォードレポート

この研究から利益を得られる企業

多くの業界では、バッテリー寿命の延長により収益増加が見込めます。この研究は、バッテリー駆動製品に依存する複数の業界に長期的な影響を及ぼす可能性があります。将来の自動運転車からスマートウォッチまで、バッテリーの長寿命化はあらゆる人に恩恵をもたらす可能性があります。この研究から恩恵を受ける理想的な立場にある企業が1社あります。

QuantumScape 

QuantumScape (QS ) EV市場向けに高性能全固体電池を提供することを目的として、2010年に設立されました。創業者のジャグディープ・シン氏、ティム・ホルム氏、そしてスタンフォード大学のフリッツ・プリンツ教授は、バッテリー寿命を延ばすセラミックセパレーターの開発など、数々の技術革新を先導してきました。

QuantumScape は、フォルクスワーゲンなどの業界リーダーと戦略的パートナーシップを結んでいる大手 EV バッテリー メーカーです。フォルクスワーゲンは 100 年に同社に 2018 億ドルの出資を約束しました。2024 年には、1000 回の充電サイクルに対応できる EV バッテリーのプロトタイプを発表し、進歩を実証しました。

注目すべきは、同社の株価はここ数年、いくつかの下落を経験してきたことです。しかし、同社のポジショニングと画期的な製品のリリース時期の近さから、アナリストたちはQuantumScapeの将来は明るいと確信しています。

EVバッテリー – 将来の普及の鍵

EVバッテリーは、普及において最も重要な要素の一つです。本研究は、近年の技術革新によってバッテリーの性能と寿命がどのように向上し続けているのかを浮き彫りにしています。さらに、この研究は、将来のバッテリーがMLアルゴリズムの恩恵を受け、これまでで最も効率的で強力なものになる可能性を示唆しています。彼らの研究は未来のバッテリーの動力源となる可能性があり、今こそこのチームに敬意を表さなければなりません。

その他の技術の進歩について学ぶ 今.

研究参考文献:

^{1. Geslin, A., Xu, L., Ganapathi, D., et al. (2024). ダイナミックサイクリングによりバッテリー寿命が延長します。 自然エネルギー. https://doi.org/10.1038/s41560-024-01675-8}