EV,HEV,PHEVの特徴と電池に求められる特性

EV,HEV,PHEVの特徴と電池に求められる特性

 

現在普及しているハイブリッド自動車(HEV)から徐々に普及しつつあるEV(電気自動車)、PHEV(プラグインハイブリッド自動車)などには充放電が可能な二次電池が使用されています。

 

HEVにはニッケル水素電池が主に使用されていますが、自動車の軽量化、電池使用スペースの小型化が求められており、より高いエネルギー密度を有するリチウムイオン電池の導入が検討されつつあります。

 

また、PHEVやEVにおいてもHEV以上の高エネルギー密度が要求されるため、リチウムイオン電池が使用されています。

 

しかしHEV、PHEV、EV共にリチウムイオン電池を使用する流れがありますが、各々の搭載電池に求められる特性は異なります。

 

こちらのページではHEV、PHEV、EVと搭載電池に関して解説しています。

 

・そもそもHEV(ハイブリッド自動車)とは?

 

・そもそもPHEV(プラグインハイブリッド自動車)とは?

 

・そもそもEV(電気自動車)とは?

 

・自動車用リチウムイオン電池(EV、HEV、PHEV全般)に求められる性能の概要

 

というテーマで解説しています。

 

 

そもそもHEV(ハイブリッド自動車)とは?

 

電気で動く自動車にはハイブリッド自動車(HEV)、PHEV(プラグインハイブリッド自動車)、EV(電気自動車)がありますが、そもそもどのような違いがあるのか知らない方も多いかもしれません。

 

以下で各々の違いについて解説しており、まずHEV(ハイブリッド自動車)について解説しています。

 

HEV(ハイブリッド自動車)は、内燃機関であるエンジンと同時に電気駆動のモーターを搭載し、2つの駆動源を持つ車のことを指します。

 

つまり、従来使用しているエンジン(ガソリン使用)で動くモードと電池による電気で動くモードの両方があり、エネルギーを効率良く使用できるよう、動くモードが自動で最適化されるシステム(HEV走行)持つ自動車とも言えます。

 

現状としてはエンジンを電気駆動で補うというシステムのガソリン車に近い性質の車とも言えるでしょう。

 

 

具体的には、車両速度や搭載電池のSOCなどに応じて最も効率の良くなるようにモーターとエンジンを適宜使い分けています。

 

車両速度と使用モードは以下の通りです。

 

車両速度が低い場合にはモーターを使用(出力)、車両速度が高い場合にはエンジンを主体に利用しています。

 

さらに車両が停止する際、電磁誘導の原理を用いることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、二次電池に充電することで、エネルギーの再利用を行っています。

 

HEVの搭載電池の特徴と求められる特性については、別ページにて解説しています。

 

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そもそもPHEV(プラグインハイブリッド自動車)とは?

次にPHEV(プラグインハイブリッド自動車)について解説します。

 

PHEVとは、HEV同様にエンジンを搭載していることに加えて、HEVに比べ多くの電池を搭載しており、従来使用しているエンジン(ガソリン使用)で動くモードと電池による電気で動くモードの両方を持つが、電気による動くモードの割合がHEVより高い自動車と言えるでしょう。

 

上述のHEV走行(エンジンと電気の力を効率良く使用する走行)に加えて100%電気の力で動くEV走行も行える(電池のSOCが50%~90%程度の領域)自動車です。

 

メリットとしては、電池にコンセントで直接バッテリーに外部充電出来ることや逆に家庭へ給電するという自家発電装置の役割も兼ねる事が出来ることが挙げられます。

 

HEVの搭載電池の特徴と求められる特性については、別ページにて解説しています。

 

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そもそもEV(電気自動車)とは?

 

EV(電気自動車)とは、エンジンがなく電気駆動のモーターのみで走る車のことを指します。

 

電気の力のみで動くため(電池のSOCが0%~100%程度の領域)に、搭載電池にはHEV、PHEV以上の電池の容量(Ah,mAh)Wh容量(ワット時定格量)が必要となります。(そのため、より高エネルギー密度の電池が必要となります)

 

HEVの搭載電池の特徴と求められる特性については、別ページにて解説しています。

 

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自動車用リチウムイオン電池(HEV,PHEV,EV)全般に求められる性能の概要

 

リチウムイオン電池といっても、スマホ向けの小型電池から、家庭用蓄電池向けの大型の角型電池、電気自動車向けのラミネート型電池等々、求めらえる特性により使用する電極材料や電池の形状やサイズ等々大きく変化します。

 

多くの用途に使用されるリチウムイオン電池ですが、自動車用のリチウムイオン電池としては以下のような性能が求められます。

 

 

@ 携帯用機器用リチウムイオン電池よりも数倍から十倍程度の高い出力特性

 

A 高容量な電池であるため、より大きな電流(高いCレート)での充放電に耐えうる高い安全性(例えば組電池システム異常時の過充電に対する耐性など)のを担保するための部材選択と電池構造の設計(タブリードやバスバー設計等)。

 

B10年〜15年の耐久年数を要するサイクル、フロートを合わせた寿命特性(実際に使用時はパルスでの充放電や休止状態が混ざった際の寿命特性)

 

C使用温度範囲が広いこと(低温時は内部抵抗が大きくなり出力が要求に満たない場合や、低温時急いで充電しようとすると電析が起き、電池として機能しなくなる場合があります)

 

他には、多くの製品に当てはまりますがより安価なこと(Whあたりのコスト)などが挙げられるでしょう。

 

ただし、HEV、PHEV,EVで電池の使用モード、求められる容量等々求められる性能が大きく異なります。

 

詳細は別途ページにて解説していますので、ご参考になさってください。

 

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