EVバッテリーの劣化状況を調査

EVのバッテリー劣化に関して、第三者機関によるEV7000台以上を対象とした大規模な調査が実施されました。EVを購入するうえで重要な指標となるバッテリーの劣化問題に関する基礎知識を含めて解説します。

今回のEVのバッテリー劣化に関する最新の調査結果として、ドイツの自動車関連のコンサルティング会社のP3グループが、街なかを走っているEVのバッテリー劣化状況を調査しました。EVにおける高電圧バッテリーは生産コストの2〜3割を占めることからリセールバリューにも直結します。一方で、ネット上などでは、EVのバッテリーが想像以上に早く劣化してしまうなどの言説が飛び交っており、EVの普及という観点でバッテリー劣化に関する調査は極めて重要であると前置きされています。

今回の調査はP3グループの所有する50台のBEVとともに、バッテリー劣化に関する独自調査を実施する第三者機関と提携して、調査に協力する合計7000台以上ものBEVに、独自のOBDコネクターを装着。SOC100%から10％までを実際に運転し、その際に消費した電力量をリアルタイムでサーバーに記録。そこから外気温や走行シチュエーションによる影響を考慮したうえでバッテリー使用容量を判定。その車種ごとの新車時におけるバッテリー容量と走行距離から、それぞれのバッテリー劣化率を計算するという方法です。

まず、バッテリー劣化の調査を理解する上で押さえておくべき前提知識が、グロス容量とネット容量という2種類のバッテリー容量が存在するという点です。まずグロス容量は紛れもなくそのバッテリーパックのバッテリー容量を指します。他方で、過充電や過放電によるバッテリーへのダメージを避けるためなどを理由に、自動車メーカーはユーザーが実際に使用可能なバッテリー容量を意図的に制限。そのバッファーを除いた容量がネット容量となります。たとえば日産アリアでは91kWhのグロス容量を搭載しているものの、実際に使用可能なネット容量は87kWhに制限されています。

ちなみにその公称ネット容量と、車載ディスプレイ上に表示される100%から0%の使用可能電力量が一部車種で異なるという点も注意するべき点です。たとえばアリアの場合、ディスプレイ上で充電残量が0%と表示されたとしても、使用可能なネット容量はまだ4.5kWh程度（航続距離換算で20km以上に相当）残っています。

また、一部メーカーではバッファー容量を一定の走行距離などが経過すると一部開放したり、OTAアップデートによってバッファー容量を一部開放するなどの措置を行っています。いずれにしても、一般ユーザーがバッテリーの劣化状況を正確に判断することは難しいという点は押さえておくべきでしょう。

※出典：P3 Group

そして、この7000台以上の30kWh以上のバッテリーを搭載するBEVを調査した結果を示したグラフを見てみると、
・約10万km走行した車両のバッテリー残存率は90%をわずかに超えている
・約20万km走行した車両のバッテリー残存率は88%程度
・約30万km走行した車両のバッテリー残存率は87%程度で推移

欧州市場では概ね20万km以上走行させた車両は廃車となり、アメリカ市場でも約30万kmが廃車までのボーダーラインであることから、廃車までのバッテリー劣化率は約10%前半程度という調査結果が判明したわけです。

じつはテスラもモデル3とモデルYのロングレンジグレードにおけるバッテリー劣化率のデータを公開しています。20万km走行時点で80%後半程度、30万km走行時点でも85%程度を維持しています。

また、押さえておくべきバッテリー劣化の特徴のひとつに、新品状態からの劣化スピードが比較的早いという点が挙げられます。新品時ではバッテリーの負極側に形成されるSEI被膜が安定しておらず、そのSEI被膜の形成段階でリチウムが析出、その分だけエネルギー貯蔵量が減ってしまいます。これは経年劣化でも同様に発生していくものの、初期の形成時と比較すると影響は少なく、よってバッテリーの劣化度合いも初期劣化が終わると落ち着きます。バッテリー劣化のグラフでも初期の劣化スピードから徐々に劣化スピードが緩やかになっている様子が見て取れます。