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電気冷却バッテリーテスト
今月下旬には、GMボルトと日産リーフの2台の新しい電気自動車が全米の環境に配慮した私道に登場し始めます。
付属のバッテリー： 技術者は、生産前のシボレーボルトにバッテリーをロードします。
日産リーフは1回の充電で73マイルを約束し、GMボルトは1回の充電で35マイルを獲得しますが、長距離走行用のバックアップガソリンエンジンも備えています。しかし、GMと日産は、これらの車のバッテリーが長持ちし、安全を維持できるようにするために、異なるアプローチを取っています。これらのバッテリーが今後数年間でどのように機能するかは、どちらのアプローチが優れているかを示唆し、すべての主要な自動車メーカーが約束した将来の電気自動車とプラグインハイブリッドの設計を形作る可能性があります。一部の批評家は、比較的単純な冷却システムを使用する日産のバッテリーパックの設計により、バッテリーが過熱し、バッテリーの寿命が短くなり、安全上の懸念が生じる可能性があると述べています。
GMと日産はどちらも、トヨタプリウスなどのガス電気ハイブリッドで信頼性が証明されているがかさばるニッケル水素電池とは対照的に、リチウムイオン電池（ラップトップや携帯電話で長い間使用されてきた技術）を使用していますと重い。
ニッケル水素よりもリチウムイオンを選択する際に、GMと日産はリスクを冒しています。そのようなバッテリーは、自動車に電力を供給するという厳しい役割において信頼できることがまだ証明されていないためです。車のバッテリーは、極端な温度、激しい衝撃、道路からの継続的な振動に耐える必要があり、約10年間良好に機能する必要があります。まれに、リチウムイオン電池が過熱して発火することがあります。これは、一部のラップトップ電池の大規模なリコールを必要とする問題です。電気自動車に必要なバッテリーは、はるかに多くのエネルギーを蓄える必要があるため、自動車のバッテリーによる火災は特に危険です。
リチウムイオン電池を使用するもう1つの欠点は、充電を保持する能力がすぐに失われることです。数年使用した後、新品のときの半分の電力を蓄えることは珍しくありません。自動車メーカーは、自動車の寿命（約8〜15年）に耐える自動車用バッテリーを求めています。
これらの問題に対処するために、GMと日産は使用しているリチウムイオン電池に大幅な変更を加えました。電極としてコバルト酸リチウム（エネルギー密度が高いためラップトップバッテリーで好まれる材料）を使用する代わりに、比較的大量のエネルギーを蓄えるが、一部にはより安定しているリチウムマンガン酸化物を使用しています。その原子の配置。酸化マンガン電極では、原子が三次元構造を形成し、バッテリーの充電と放電の際にリチウムイオンが電極に出入りしてもその形状を維持します。従来の電池電極材料の不安定な構造は、リチウムイオンが出入りするときに損傷する可能性があり、これにより電池の耐用年数が短くなります。
GMと日産はまた、バッテリーの円筒形（一般的なラップトップパック内のバッテリーセルは大きな単三電池のように見えます）から、スペースを節約し、熱をよりよく逃がすことができる平らな長方形に切り替えました。過熱はバッテリーを損傷し、電荷を蓄える能力を低下させる可能性があり、場合によっては、高温が化学反応を引き起こしてさらに熱を発生させ、最終的に火災を引き起こす熱暴走と呼ばれる現象を引き起こす可能性があります。
しかし、GMと日産がバッテリーパックをどのように設計したかを見ると、大きな違いが浮かび上がります。バッテリーセル、電子機器、および完全なバッテリーを構成する温度制御のコレクションです。最大の違いは、企業がパックの温度を制御する方法を選択する方法です。日産は、ファンを使用してバッテリーを冷却するシンプルなデザインを選択しました。バッテリーセルの形状がフラットなため、追加の冷却が不要になるとのことです。 GMの設計はもっと複雑です。液体冷却剤は、パック内の各セルの表面を通過して、パック外の小さなラジエーターに液体を運びます。
液体冷却システムは、空冷よりも速くバッテリーセルから熱を運び去ることができます。さらに、液体冷却ははるかにコンパクトです、とGMのグローバルバッテリーシステムのディレクターであるビルウォレスは言います。あなたははるかに多くの熱を動かすことができ、それをはるかに均一に動かすことができます。
ウォレス氏によると、パック内のすべてのセルが互いに2°C以内に収まるように液体冷却が選択されたという。過充電を防ぐことに加えて、温度制御はバッテリー寿命を改善するという観点からあなたが回すことができる最も重要なノブです、と彼は言います。
液冷はテスラモーターズが採用したアプローチで、もともと他の用途向けに設計されたリチウムイオン電池セルを使用して電気スポーツカーを製造しています。冷却方法により、一部のセルが過熱して発火した場合でも、残りのセルは発火しません。テスラモーターズのCEOであるElonMuskは、投資家との最近の決算発表で、日産の設計を批判し、気温がいたるところに上昇し、バッテリーの性能が低下する可能性があると述べました。
寒い天候はバッテリーパックが蓄えることができる充電量を制限し、バッテリーに損傷を与える可能性があるため、GMのパックにはバッテリーパックが冷えすぎないように1,800ワットの抵抗ヒーターもあります。日産はバッテリーヒーターを含む寒冷地パッケージを推奨していますが、これは標準ではありません。また、このオプションは、最初のリーフが組立ラインから外れるためには使用できず、後で車に追加することはできません。リーフパックが冷たすぎたり、熱くなりすぎたりすると、制限された電力モードになり、加速と最高速度が制限されます。
ボルトはまた、バッテリーの寿命を延ばすために、車が新品のときに一定量の充電を予備として保持するように設計されています。バッテリーが古くなると、この予備容量の一部が解放され、車が時間の経過とともに電気範囲を維持するのに役立ちます。 GMは、バッテリーの容量が車の寿命（約8年から10年）の間に10から30パーセントの間で衰えることを期待しています。日産は、同様のアプローチを使用するかどうかは明らかにしていませんが、Leafのバッテリー容量は10年で30％減少すると述べています。また、高温にさらされると、バッテリー容量がより早く減少する可能性があることにも注意してください。