電気自動車を検討している場合、リチウムイオンは高電圧バッテリー パックに使用される一般的な化学物質です。しかし、このタイプのバッテリーは、EV の安全電力容量システムだけでなく、内燃機関車両の 12 ボルト用途にも使用されることがより一般的になりつつあります。鉛蓄電池技術を使用した自動車用バッテリーは数十年にわたって開発されてきたのに、なぜ 12V リチウムイオン バッテリーの存在が急速に台頭しているのでしょうか?
主要なポイント（要点）
- 一部の自動車メーカーは、従来の鉛蓄電池式12V補助バッテリーをリチウムイオン電池に置き換えており、そのため異なるサービスおよびテスト方法が必要となる。
- 12V リチウムイオン電池 鉛蓄電池に比べて軽量で、充電速度が速く、部分充電状態での動作にもより耐性がある。
- 鉛蓄電池用に校正された標準的な導電率測定器では、12Vリチウムイオン電池を正確に評価できない場合があります。化学組成に特化した測定器が必要です。
- 12Vリチウムイオン電池は鉛蓄電池とは異なる故障モードを持ち、化学的性質を考慮した充電システムが必要となる。
- 12Vリチウムイオンバッテリーの普及が進むにつれ、修理工場は使用可能なバッテリーを損傷させないために、テストや充電を行う前にバッテリーの種類を特定する必要がある。
- ミッドトロニクス社は、業界の変革に伴い進化する12Vバッテリーの化学組成に対応する試験機能を開発している。
リチウムイオンがバッテリー製品としてより普及している理由、鉛蓄電池とリチウムイオンの違い、その用途、およびメンテナンスに対する鉛蓄電池特有のニーズを探ってみましょう。
12V リチウムイオン電池の設計方法
さまざまなメーカーの 12 ボルト リチウムイオン電池をいくつか切り取ってみると、驚くほど多くの設計の違いが見つかるでしょう。ただし、それらにはすべて共通の機能がいくつか含まれています。
個々のセルには、リチウムイオン電池が持つコンポーネントが含まれています。アノード、カソード、セパレーター、電解液、そしてそれぞれにプラスとマイナスの端子があります。バッテリーが放電しているとき、イオンはアノードからカソードに流れ、再び充電しているときはその逆が起こります。これは、他のすべてのバッテリーの設計も模倣しているため、設計の最も理解できる部分です。
ただし、セルに含まれるエネルギー量がメーカーごとに常に同じであるとは限りません。したがって、それらの多数を積み重ねて、それらの端子を直列に固定して、車両の動作に必要な 12 程度のボルトを生成します。
リチウムイオン電池にはバッテリ管理システム (BMS) も組み込まれており、その動作を監視および制御します。次に、プラスとマイナスの回路をケース上の端子に配線します。これらはすべて、おなじみのポリプロピレン ケース素材内に密閉されており、バッテリー パックを安全に保護するために内部の全側面がパッドで覆われています。
もちろん、鉛蓄電池とリチウムイオン電池の主な違いは化学的性質です。鉛蓄電池に使用される二酸化鉛やスポンジ鉛材料は使用されておらず、コバルト酸化リチウムやリン酸鉄リチウムなどのリチウムベースの化合物が使用されています。しかし、他の大きな違いはセルの数です。鉛蓄電池には常に 2.1 つのセルが含まれており、各セルは約 12.6 ボルトです。合計が XNUMX ボルトである限り、リチウムイオン電池のセル数は変わります。
なぜリチウムイオンが使用されるのですか?
数十年にわたって業界標準であった従来の鉛蓄電池とは異なり、リチウムイオン電池は自動車の電力貯蔵に新たな視点をもたらします。
リチウムイオン電池の最も大きな利点の1つは、そのコンパクトで軽量な設計です。そのため、スペースと重量が重要な要素となる現代の車両、例えば高性能車や高級車などに最適です。鉛蓄電池と比較すると、リチウムイオン電池は性能を犠牲にすることなく、はるかに小型軽量です。
また、リチウムイオン電池は鉛蓄電池よりもエネルギー密度がはるかに高いため、より小さなスペースでより多くのエネルギーを蓄えることができ、サイズが制限要因となる用途に最適です。エネルギー密度の向上により、電力の持続時間も長くなり、さまざまな自動車用途にとって貴重な機能となります。
より速い充放電速度が必要な場合、リチウムイオン電池は鉛蓄電池よりもはるかに優れています。この速い応答時間は、アイドリングストップシステムや回生ブレーキなど、素早いパワーのバーストが必要な車両において特に重要です。
定期的な点検とメンテナンスが必要な鉛酸バッテリーとは異なり、リチウムイオンバッテリーはメンテナンスなしで何年も使用できます。この機能は、同じ容量では数倍のコストがかかるにもかかわらず、リチウムイオン技術の利便性と費用対効果に貢献します。
また、12V リチウムイオン バッテリーは、従来の鉛酸バッテリーよりも寿命が長くなるように設計されていることがわかります。これらは自動車環境の厳しさに耐えるように構築されており、製品寿命全体にわたって信頼性の高いパフォーマンスを提供します。
リチウムイオン技術の応用
現実世界では 12V リチウムイオン電池はどこにありますか?それはあなたが思っているよりも一般的です:
- アイドリングストップシステム – リチウムイオン電池は一般的にアイドリングストップシステムで使用され、エンジンを効率的に再始動するために必要な急速な電力を供給します。
- 究極の照明とアクセサリー – リチウムイオン電池は、照明システム、インフォテインメント システム、標準を超えたさまざまなアクセサリを備えた車両に電力を供給し、信頼性の高いパフォーマンスを保証します。
- 回生ブレーキ – ハイブリッド車や電気自動車では、リチウムイオン電池は回生ブレーキ中に得られるエネルギーをより適切に蓄えることができ、全体的な効率が向上します。
- 安全電力容量 – リチウムイオン電池は電気自動車の安全電力容量システムに不可欠であり、事故や故障の際に重要な安全機能を動作させるために必要な電力を供給します。
繰り返しになりますが、これらの機能は、高級車メーカーのプレミアム モデルや、ハイブリッド モデルや完全電気モデルに多く見られます。しかし、それは必ずしも排他的なものではなく、リチウムイオンが業界でさらに広く使用されるようになる可能性があります。
リチウムイオン電池のサービスニーズ
自動車業界における12Vリチウムイオンバッテリーのメンテナンスには、長期的な信頼性と安全性を確保するための専門知識とツールが必要です。バッテリーの最適な性能を維持するには、充電と放電に関するガイドラインを遵守することが不可欠です。過充電や過放電を避けることで、バッテリーの寿命を延ばすことができます。
また、リチウムイオン電池に関連する環境問題のため、適切なリサイクルと廃棄手順が不可欠です。環境への影響を最小限に抑えるために、技術者はこれらのプロセスを処理するための訓練を受けている必要があります。
リチウムイオンバッテリーの状態をチェックするには、バッテリーテスターだけで十分というわけではありません。技術者がリチウムイオン電池の状態を評価し、潜在的な問題を特定し、故障を防ぐための適切な措置を講じるためには、特殊な診断装置が必要です。
自動車業界における 12V リチウムイオン電池の登場は、その優れた性能、効率、環境上の利点によって促進されています。これらのバッテリーは車両の安全性と信頼性に革命をもたらしており、バッテリー切れという最も一般的な故障の発生を確実に減らすのに役立っています。
しかし、整備工場はリチウムイオン電池搭載モデルを識別するための知識を備え、電池の状態を正確かつ完全にチェックできる機器を用いて適切な検査手順を実行できるようにしておくべきです。そのためには、幅広い車種に対応できるMDX-AIのような診断ソリューションを導入する必要があるかもしれません。
よくある質問
なぜ一部の車両は、12V補助バッテリーを鉛蓄電池からリチウムイオン電池に切り替えているのでしょうか？
リチウムイオン12Vバッテリーは、大幅な軽量化（多くの場合3～5kg）、充電速度の向上、サイクル寿命の延長、部分充電状態での性能向上といった利点があり、重量と電気効率が重要な電気自動車やハイブリッド車にとって魅力的な選択肢となる。一部の高級内燃機関車も、スタートストップ性能の向上を目的としてリチウムイオンバッテリーを採用している。
12Vバッテリーが鉛蓄電池かリチウムイオン電池かを見分けるにはどうすればよいですか？
バッテリーのラベル表示、車両取扱説明書、およびOEMサービス情報が主な参考資料となります。一部の12Vリチウムバッテリーは、外観がAGMバッテリーと似ている場合があります。不明な場合は、ケースに化学組成の表示があるか、VIN番号固有のOEMデータを参照してください。化学組成が不明なままテストや充電を行うと、リチウムバッテリーが損傷する恐れがあります。
標準的な導電率測定器は、12Vリチウムイオン電池に使用できますか？
鉛蓄電池用に校正されたほとんどの導電率テスターは、リチウムイオン電池では正確な結果が得られません。化学組成の違いが内部抵抗測定値に影響を与え、鉛蓄電池のアルゴリズムが無効になるためです。12Vリチウム電池を扱う整備工場では、化学組成に特化したテスト機能が必要です。対応バッテリーの種類については、Midtronicsの最新ドキュメントをご確認ください。
12Vリチウム自動車用バッテリーの充電に関する注意事項は何ですか？
12Vリチウム電池には、リチウム専用の充電プロファイルを持つ充電器が必要です。標準的な鉛蓄電池用充電器の電圧と電流曲線では、リチウム電池が過充電され、損傷する可能性があります。ほとんどの純正充電システムは、搭載されているバッテリーの種類に対応するように設計されていますが、サービス中に使用するアフターマーケットの充電器は互換性がある必要があります。接続する前に、必ず充電器の互換性を確認してください。
12Vリチウム自動車用バッテリーの故障モードにはどのようなものがありますか？
鉛蓄電池とは異なり、リチウムイオン電池はサルフェーションを起こしません。しかし、セルバランスの崩れ、BMS（バッテリー管理システム）の故障、熱ストレスによる損傷、そして過放電サイクルによる容量低下が発生する可能性があります。故障した12Vリチウムイオン電池は、鉛蓄電池のようにゆっくりと充電することで完全放電から回復することはほとんどなく、過放電は永久的な損傷につながる可能性があります。
12Vリチウムイオン電池の普及拡大に向けて、店舗はどのように準備すべきでしょうか？
12Vリチウムを使用する車両（現在は少数だが増加傾向にある）に関する最新情報を把握し、サービス情報へのアクセスにバッテリー化学データが含まれていることを確認し、サービス中に使用する充電器が適切なリチウムプロファイルを備えていることを確認し、製品ラインの進化に伴い、Midtronicsのバッテリー化学サポートの拡張に関する最新情報を監視してください。