リチウムイオンバッテリは高効率の複雑な蓄電池です。現在リチウムイオン技術は、市場で最も効率の高いバッテリ技術です。他のどのバッテリ技術も、自動車用途に必要な品質、出力、耐用年数および費用などの要求パラメータをリチウムイオン技術同様に満たすことはできません。リチウムイオン技術の継続開発によって、既に今日でも電気駆動は優れた走行可能距離に到達しており、充電時間も将来的に高速充電技術によって大幅に短縮される見込みです。リチウムイオンバッテリはメンテナンス性に優れていますが、高電圧バッテリの取り扱いには電気知識の専門技術が必要になります。すべてのリチウムイオンバッテリには、他の多くの構成部品と同様に特定の消耗をします。
バッテリシステムのインテリジェンスはセル内だけでなく、システム全体にあります。このシステムは、ソフトウェアと内蔵式冷却システムを備えた制御エレクトロニクス、そして車両にカスタマイズされた高度に安全なハウジングとセルで構成されています。
リチウムイオンバッテリの劣化
メルセデス・ベンツが採用したリチウムイオンバッテリは、車両ライフサイクル全体を通して使用できるように設計されています。それでも、他の多くの構成部品と同様に一定の消耗をします。バッテリの場合は、いわゆる「劣化」がその消耗に当たります。
通常リチウムイオン技術では、基本的な劣化のメカニズムが2種類に区別されます。
• 保存劣化
• サイクル劣化
リチウムイオンバッテリの劣化は、全ライフサイクルにわたる利用可能容量の減少として現れます。
この基礎にあるさまざまなメカニズムをプラスに作用させるには、基礎となるいくつかのメカニズムを理解し、リチウムイオンバッテリをそれに応じて適切に取り扱うことが重要です。
リチウムイオンバッテリの保存劣化
リチウムイオンバッテリは、いわゆる保存劣化と呼ばれる自然現象に左右されます。保存劣化は、車両の運転時にもリチウムイオンバッテリの停止期間にも発生します。経年による劣化は、主に2つの影響要因によって左右される可能性があります。主な影響要因:
• 温度
• 充電状態 (SOC)
リチウムイオンバッテリの劣化への温度およびSOCの影響は、以下のように理解することができます。
• 温度が高くなればなるほど、劣化がより強くまたはより速く進みます。
• SOCが高くなればなるほど、劣化がより強くまたはより速く進みます(停止期間中)。
この理由から、以下の事項を推奨することができます。
リチウムイオンバッテリを保管する必要がある場合、
• 平均25 °Cの温度を超えないようにする
• 充電状態は40 %未満のSOC
このように調整することで、保存劣化の作用をできる限り低く抑えます。
リチウムイオンバッテリが車両に取り付けられている場合、個別に保管されているリチウムイオンバッテリと同様に、その保管時にも同じ劣化のプロセスとメカニズムが発生します。リチウムイオンバッテリが取り付けられた車両の適切な保管に関する重要注意事項は、「サービスインフォメーション:SI47.70-S-0071A高電圧バッテリのメンテナンス」を参照してください。
リチウムイオンバッテリのサイクル劣化
メルセデス・ベンツのリチウムイオンバッテリは自動車用途向けに特別に開発されているため、トラクションおよびドライブサポートとしての使用に最適化されています。そのため、高いサイクル安定性(長い耐用年数)と高いエネルギ密度または出力密度で傑出しています。使用されるリチウムイオンバッテリは、インテリジェントなソフトウェアによって適切な温度および性能限界で作動します。
これらすべての技術的に可能な措置にもかかわらず、リチウムイオンバッテリの使用時には、時間とともに利用可能な容量に不可逆的な損失が発生します。これは、すべてのリチウムイオンバッテリに存在する対処できない電気化学プロセスです。リチウムイオンバッテリ使用のサイクルごとに、容量が少しずつ減少します。1サイクルのSOCの差が大きいほど、サイクル劣化への影響が大きくなります。
リチウムイオンバッテリのサイクル劣化は、リチウムイオンバッテリセル内の自然のプロセスであり、 これを止めることは技術的に不可能です。総合的な措置によってサイクル劣化の減少に成功し、 その結果、弊社のリチウムイオンバッテリの容量と出力は長期間にわたり高いレベルを保つことができるようになりました。
劣化の減少に採用した措置の一部は、極端な状況下においてお客様が感じることができます。リチウムイオンバッテリの劣化には温度が大きな影響を及ぼすので、リチウムイオンバッテリの損傷を防止するため、リチウムイオンバッテリが低温または高温の場合、電気出力は減少します。しかしリチウムイオンバッテリがインテリジェントな冷却および加熱方法によって再び適切な温度範囲になると、通常通りに完全な電気出力が供給可能になります。
リチウムイオンバッテリの使用またはメンテナンスの注意事項
リチウムイオンバッテリの劣化は、利用可能容量の減少として現れます。この基礎にあるさまざまなメカニズムをプラスに作用させるため、お客様にいくつかの措置を行っていただくことが可能です。
1 高いSOCでの長い停止期間を避ける:
リチウムイオンバッテリが長時間にわたり高SOCで停止状態にあると、保存劣化が低SOC時によりも顕著に表れます。そのため、高SOCで長く停止期間を設けることはできる限り避けてください。約40 %のSOCはリチウムイオンバッテリの保存劣化を減少させるため、長い停止期間の場合に推奨されます。
2 定期的な休止期間:
リチウムイオンバッテリは、放電プロセス後すぐに再び充電する必要は必ずしもありません。放電直後にリチウムイオンバッテリを充電すると、バッテリは休止する時間がありません。この休止時間はリチウムイオンバッテリにとって大きな意味があります。休止時間によってセル内の化学副反応が減少するため、耐用年数が延びます。従って、定期的な間隔で以下のプロセスを実行することを推奨します。
• 車両を定期的に(例えば週に1回) 、比較的長期間(例えば夜間または週末の間) 、低いSOC( 20 % ~ 30 %などで駐車します。
• 停止期間後は、車両を普通通り充電しても構いません。
3 必要に応じた充電:
約30 % 〜 70 %の中程度のSOCは、リチウムイオンバッテリの劣化を低減します。このSOCに達するには、バッテリをさらにケアするため、使用直前になってからリチウムイオンバッテリをフル充電することを推奨します。
参照文書
- si4770s0071a サービスインフォメーション:高電圧バッテリのメンテナンス