12Vリチウム電池がテストに意味すること

従来の鉛蓄電池用テスターで12Vリチウム電池をテストすると結果は得られますが、その結果が間違っている可能性が非常に高く、しかも印刷結果上では完全に正当に見えるような間違いである可能性があります。リン酸鉄リチウム電池の化学反応はAGM電池や液式電池とは大きく異なるため、テスターが健全性や充電状態を評価するために使用する基準点は、リチウム電池には適用できません。電圧曲線も内部抵抗プ​​ロファイルも異なり、この違いを見落とすと、正常な電池だと誤診したり、実際には故障している電池を問題ないと言って顧客に渡してしまうなど、様々な結果を招く可能性があります。

リチウム12Vバッテリーは、年々多くの量産車に搭載されるようになっています。整備工場にリチウムバッテリー搭載車が入庫した際に、どのように対応すべきかを知っておくことは、もはや選択肢ではなく必須事項となっています。

リチウム12Vバッテリーを鉛蓄電池のようにテストできない理由

確かに、ラベルにはどちらも12ボルト電池と記載されています。しかし、リン酸鉄リチウム電池と鉛蓄電池の共通点は、電圧定格が12ボルトであることくらいです。鉛蓄電池（AGMタイプでも液式でも）は、導電率測定器が測定するように設計されている通りの挙動を示します。静止電圧と充電状態の関係は十分に予測可能なので、電圧測定値は実際の状態を示します。電池が放電するにつれて、電圧は曲線に沿って低下しますが、この曲線は数十年にわたって測定機器の校正基準として用いられてきました。

リチウム電池はそうではありません。リン酸鉄リチウム電池は、放電範囲の大部分で電圧がほぼ一定に保たれ、放電終了間際に急激に低下します。12Vのリチウム電池が12.8ボルトを示している場合、完全に充電されているか、ほとんど放電状態にあるかのどちらかであり、電圧だけではどちらであるかは判断できません。鉛蓄電池の場合、12.8ボルトは有用な情報ですが、リチウム電池の場合は、化学組成に基づいた基準がなければ、ほとんど意味がありません。

もう一つの重要な変数は内部抵抗です。鉛蓄電池は経年劣化に伴い内部抵抗が増加しますが、これはまさに導電率測定で検出できるものです。一方、リチウムイオン電池は、容量が著しく低下しても、耐用年数の大半において内部抵抗が低いままです。鉛蓄電池であれば交換時期を示す導電率測定結果が、実際には劣化しているリチウムイオン電池では正常に見えることがあります。測定器が故障しているわけではありません。本来の目的どおりに動作しているものの、本来想定されていない種類の電池に対して測定を行っているのです。

その区別が重要なのは、検査を終えた技術者には結果に疑問を抱く理由がなく、顧客にも推奨事項に疑問を抱く理由がないからだ。バッテリーが現場で故障するまで、故障のメカニズムは目に見えない。

リチウム12Vバッテリーのテストは実際にはどのように行われるべきか

12Vリチウム電池から正確な結果を得るには、リチウム専用モードを備えたテスターを使用するか、複数の化学組成に対応するように特別に設計された機器を使用する必要があります。テスト方法における実際的な違いは、いくつかの重要な点に集約されます。

• 充電状態の閾値は、電池の種類によって異なります。リチウムイオン電池の電圧曲線が平坦であるということは、鉛蓄電池の基準値とは全く関係のない基準点を用いて、より狭い範囲の値しか解釈できないことを意味します。
• 負荷応答の特性は大きく異なるため、鉛蓄電池の負荷パラメータを適用するテスターでは、リチウム電池の容量と状態を誤って判断してしまう可能性がある。
• テスト前に充電する場合は、リチウム電池の化学組成を認識できる充電器が必要です。テスト前に12Vリチウム電池を標準的な鉛蓄電池の充電プロファイルで充電すると、不正確なだけでなく、電池を損傷する可能性があります。

最後の点は、整備工場にとって思わぬ落とし穴となることが多い。ほとんどの整備作業では、バッテリーの状態を確認する前に、バッテリーを充電する手順を踏む。その手順で使用する充電器がリチウム電池に対応していない場合、テストを実行する前から問題が発生する。一部の充電器は、見慣れない化学反応を検知して停止する。また、別の充電器は誤ったプロファイルで充電を続行し、バッテリーに全く別の問題が発生しているにもかかわらず、正常に見える結果を出力する。どちらの場合も、信頼できるデータは得られない。特に、整備記録に特に記載されることなく、リチウム12Vバッテリーを搭載した車両が増えている現状では、これは整備工場が予想するよりもよくあるケースだ。

テスト前にリチウム12Vバッテリーを識別する

多くの整備工場にとって最も厄介なのは、扱っているバッテリーが何であるかを把握することです。12Vリチウムバッテリーは、トレイに置かれたAGMバッテリーと見た目が必ずしも異なるわけではありません。ラベルを読めば化学組成が分かりますが、忙しい整備作業中は、その確認がおろそかになりがちです。実用的な見分け方の一つは重量です。12Vリチウムバッテリーは、同じサイズの鉛蓄電池よりも明らかに軽く、持ち上げればすぐに分かります。一度チームがそのことを認識すれば、最初の確認作業としてすぐに習慣化します。しかし多くの場合、バッテリーは取り外されておらず、固定具によって持ち上げられない状態になっています。

バッテリー点検の手順に化学組成の特定を組み込むことは複雑ではありませんが、意図的に行う必要があります。すべてのバッテリーを同じデフォルト設定で点検する整備工場では、時間が経つにつれてより多くの車両で信頼性の低い結果が生じることになり、顧客が再び点検に来た際に、そうした悪い結果を説明するのは困難になります。

車両構成はますます複雑化している

リチウム12Vバッテリーは、バッテリーベイに搭載されるバッテリーの種類が大きく変化していることを示す一例です。AGM、EFB、液式、リチウム、そして独自の補助バッテリーを必要とする48ボルトのマイルドハイブリッドシステムなど、様々な種類のバッテリーが現在、車両に搭載されており、場合によっては同じ車両群に混在しています。このような幅広いバッテリーに対応するように設計されていないテストプロセスでは、リチウムバッテリーだけでなく、化学組成が標準仕様と一致しない場合、あらゆるバッテリーで性能が低下します。

これを正しく行うには、新しい化学反応ごとに新しい機器を購入するのではなく、現在使用している機器で何ができて何ができないかを把握し、再修理や顧客との関係悪化につながる前に不足部分を補うことが重要です。

Midtronicsは、数十年にわたり、プロフェッショナルなサービス環境向けにバッテリー診断ソリューションを開発してきました。現在使用されているあらゆる種類のバッテリーに対応するプラットフォームも提供しています。もし、貴社の整備工場で12Vリチウムバッテリーが使用されるようになり、既存のプロセスがそれらに対応できるかどうか不安な場合は、早急に解決策を見つけることをお勧めします。Midtronicsのバッテリーテストソリューションをご覧いただき、あらゆる種類のバッテリーに対応した正確なテストとはどのようなものかをご確認ください。

よくある質問

12Vリチウムイオン電池は、鉛蓄電池とどのように違うのですか？

12Vリチウムイオン電池（一般的にはリン酸鉄リチウム（LFP）またはリン酸鉄マンガンリチウム）は、同等の鉛蓄電池に比べて軽量で充電速度が速く、充放電サイクル寿命も大幅に長くなっています。また、放電曲線も平坦で、徐々に電圧が低下するのではなく、ほぼ放電状態になるまで定格電圧に近い値を維持します。これらの特性から、従来の鉛蓄電池とは異なる試験アルゴリズムと充電プロファイルが必要となります。

標準的な導電率測定器で12Vリチウム電池のテストはできますか？

一部の導電率測定器は12Vリチウム電池の測定が可能ですが、リチウム電池の化学モードと、電池の定格容量に適したアルゴリズムが搭載されている場合に限ります。鉛蓄電池の設定でリチウム電池を測定しようとすると、導電率アルゴリズムが鉛蓄電池の電気化学に合わせて調整されているため、不正確な結果が生じます。12Vリチウム電池に接続する前に、必ず測定器がリチウム電池の化学に対応していることを確認してください。

12Vリチウム補助バッテリーを使用している車両はどれですか？

12Vリチウム補助バッテリーは、BMW（2020年以降のモデルの一部）などのEVメーカーの車両、テスラの一部の構成、そして軽量化が重視される高級内燃機関車（ICE）でますます一般的になっています。AGMバッテリーとの価格差が縮まるにつれて、採用が拡大しています。交換前に必ず純正部品の仕様書またはバッテリーラベルを確認してください。車両の外観からは、どの種類のバッテリーが搭載されているかはわかりません。

12Vリチウム電池はどのようにして故障するのですか？

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によって故障することはありません。一般的な故障モードとしては、バッテリーパック内のセルバランスの崩れ（内部BMSによって管理されます）、BMSコンポーネントの故障（保護措置としてバッテリーが切断されることがあります）、経年劣化による容量低下、そして場合によっては不適切な充電によるリチウム析出などが挙げられます。12Vリチウムイオン電池が故障しているように見える場合、BMSに不具合がある可能性があります。単純な電圧テストでは、セルが完全に故障しているのか、BMSがロックアウトしているのかを区別することはできません。

12Vのリチウムイオンバッテリーは、通常のバッテリー充電器で充電できますか？

安全ではありません。一般的な自動車用充電器は鉛蓄電池の電気化学に合わせて設計されているため、リチウムイオン電池には適さない充電電圧や充電プロファイルが適用される場合があります。リチウムイオン電池を過充電すると、劣化が加速したり、最悪の場合は発熱事故につながる可能性があります。必ずリチウムイオン電池専用モードを備えた充電器を使用するか、充電器の出力プロファイルが電池の仕様と一致していることを確認してください。Midtronics GR8およびGRX-3000診断用充電器には、リチウムイオン電池に対応した充電モードが搭載されています。

12Vリチウム電池の需要増加に備えるために、店舗は何をすべきでしょうか？

3つのポイントがあります。（1）リチウム化学に対応した導電率テスターに​​投資する、（2）技術者にテストや充電の前にバッテリーの化学を識別できるようトレーニングする、（3）サービスエリア内のメーカーとモデルに適した交換用バッテリーを在庫しておく。識別手順が最も重要です。テスターの設定ミスや互換性のない充電器による損失は、バッテリーラベルを読むのにかかる数秒よりもはるかに大きくなります。