48Vリチウム電池システムのキーテクノロジー

最近、日立はハイブリッド車の小排気量車に適した48Vリチウムイオン電池パックを開発しました。燃料消費量の削減と高コストで優れたシステム性能を発揮することから、中国やヨーロッパでの普及が期待されています。現在、市場に出回っている48Vシステムは、主にマイクロハイブリッド車や弱ハイブリッド車に使用されています。日立が開発したリチウムイオン電池パックは、ハイブリッド車の分野で48Vシステムの応用をさらに発展させました。

48Vシステムのコンセプト

より効果的にエネルギーを節約し、排出量を削減し、燃費を改善するために、人々はエンジン自体の変換とハイブリッドシステムである新しい電力システムの交換との間に新しいシステムを見つけました。現在、ハイブリッドシステムで一般的に使用されています。つまり、蒸気エンジンの車と電気モーターで、2つのエンジンが連携して動作します。初期のマイクロミキシングシステムには、従来の内燃エンジン始動モーター（通常は12V）にベルト駆動始動モーター（BSG）が装備されていました。これは、エンジンの制御に使用されるステーションスタート統合モーターです。始動と停止により、エンジンのアイドル回転数がなくなり、燃料消費量と排出ガスが削減されます。これは、12Vマイクロミキシングシステムと呼ばれ、自動始動と停止の機能を備えています。

48Vシステムは、12Vマイクロハイブリッド自動始動および停止システムを改良したものです。システムの電圧は48Vです。従来の鉛蓄電池の代わりに、エネルギーが1度未満の強力なリチウムイオン電池を使用し、従来の始動モーターと発電機の代わりにBSGモーターを使用しています。自動スタート＆ストップ機能に加えて、自動スタート＆ストップシステムの拡張バージョンと同等ですが、必要に応じて補助電源を提供することもできます。

48Vシステムのソース

48Vシステムのコンセプトは、2011年にアウディ、BMW、ダイムラー、ポルシェ、フォルクスワーゲンなどのドイツの自動車メーカーから最初に考案され、LV148規格を開発しました。 2013年6月、EUは2020年のCO2排出基準を承認しました。この基準では、新車の平均CO2排出レベルを2020年までに95 g / kmに管理する必要があります。欧州の自動車メーカーは、将来CO2排出制限を満たさない場合、1台あたり1グラムあたり最大95ユーロの罰金を科せられます。この必須基準により、自動車メーカーと部品サプライヤーは、さまざまな技術ルートからの自動車の燃料消費量を削減するようになりました。 48Vシステムは、エネルギーを節約し、排出量を削減するために限られたコストを増やすという利点があるため、業界の注目を集めています。

48Vシステムの利点と主要テクノロジー

Yingfeilingは、48Vシステムの開発は次の点に基づいていると考えています。

12Vの起動は低コストですが、CO2排出量の削減には限界があります。

高圧ハイブリッド電力排出量は削減されますが、システムコストはさらに増加しました。

48Vから12Vスタートアップシステムのコストに近い。

高圧ハイブリッド技術に近い性能を提供します。

最大15％以上のCO2排出削減。

システムのコスト目標は1,000ユーロ未満です。

より高度でエネルギー効率の高い設計のために、電力システム以外の負荷を提供できます。

12Vマイクロミキシングシステムの利点と比較して、Delphi Parkerのアジア太平洋地域の新エネルギー製品のマネージャーであるHongyinglinは、例を挙げました。「たとえば、従来の車が赤信号を待っているとき、エンジンはアイドル状態で、ベルト駆動のエアコンコンプレッサーは作動し続けることができます。エアコンはまだ冷却されています。ただし、停止機能を備えた車の場合、赤信号を待つときに電気エアコンに切り替える必要があります。そうしないと、乗客は赤信号や交通渋滞を待つときにエアコンなしで環境に耐えなければなりません。電動エアコンコンプレッサーの最小電力は2.5kWです。12Vで電力を供給されている場合、グリッドは耐えられません。 48Vなら問題ありません。また、48V側はアクティブサスペンション、電動ステアリング、電動温風などにも電力を供給できます。」

現在、日本市場の主流は、100V以上の高電圧バッテリーを搭載した強力なハイブリッド車です。 100V以上のリチウムイオン二次電池モジュールを使用しており、ハイブリッド車（HEV）は燃費を大幅に向上させることができますが、特殊部品と圧力部品は高価です。 48Vシステムを使用するとコストも増加しますが、純粋な電気自動車や強力なハイブリッド車のコストと比較すると、48Vシステムは40％から60％節約でき、48Vリチウムイオン二次電池モジュールも10増加できます。 15％まで。燃料効率。

48Vシステム仕様の鍵の1つは、鉛蓄電池よりも高い（3倍）エネルギー密度、サイズ、重量、およびその他の削減を提供できるリチウムイオン電池技術です。 48Vリチウムイオン電池は、充電性能が高く、車両のブレーキ回復エネルギーをより効率的に蓄えることができるため、車に必要な電子負荷（フロントシートの加熱、フロントガラスの加熱、リアショックアブソーバーなど）の増加に対応できます。

48Vリチウムイオン電池システムの使用状況

48Vシステムの鍵の1つは、リチウムイオン電池技術です。リチウムイオン電池は、鉛蓄電池やニッケル水素電池よりもエネルギー密度が高く、充放電性能が優れています。リチウムイオン電池の単一電圧は最大3.7Vです。電気自動車で使用される電圧要件を満たすには、単一セルを直列に使用してバッテリーを並列に形成し、必要な高エネルギーおよび高電力の条件を満たす必要があります。電気自動車用。通常の状況では、自動車の電源システムはバッテリーパックを単一のセルと見なします。車の運転と停止の過程で、バッテリーパック全体が頻繁に充電と放電の過程を経ます。バッテリーパックはモノマーで構成されており、工場でのセルモノマーの絶対的な一貫性を保証することはできません。バッテリパック内の1つのセルが複数の充電/放電サイクルを経る場合、その充電状態は他のセルと定期的にバランスを取ることができません。最終的には、深い放電状態になり、損傷を引き起こし、最終的にはバッテリーの故障につながります。したがって、電圧、電流、充電状態など、バッテリーと個々のセルの全体的な状況を監視および測定するためのバッテリー検出システム（BMS：バッテリー管理システム）が必要です。個々のセルを時間内に交換して、バッテリーの寿命を延ばします。と耐用年数。

日立が新開発した48Vリチウムイオン電池パックは、BMS基板、電池モノマー、リレー、ヒューズグループを同箱に搭載したものです。それは高度に組み立てられ、信頼性があります。このバッテリーパックは、車両内で加速および減速することができます。ブレーキング時のエネルギー回生供給だけでなく、ハイブリッドエンジンとモーターの効率的な運転をサポートします。

現在、市販されている48Vリチウムイオン電池パックは、一般に12〜13個のモノマーセルで構成されており、電動自転車、電動二輪車、電動三輪車、電動工具などの小型の純粋な電気自動車の分野で主に使用されています。車両用リチウムイオン電池の主なメーカーは、AVIC Lithium、CITIC UNITAGuliおよびWanxiangGroupです。

ハイブリッド車の分野では、48Vリチウムイオン電池システムは主にマイクロミキシングまたは弱ハイブリッド電源システムで使用されており、研究開発および限定生産のレベルにあります。よりエネルギー効率の高い自動車製品を開発するという要件の下で、自動車大手は48V自動スタートおよびストップシステムを使用する自動車製品を開発しています。世界有数の業界研究機関であるIHSが発表したレポートによると、2025年までに、48Vライトハイブリッドが全ハイブリッドの半分以上を占め、ライトハイブリッドの95％が48Vスキームを使用するようになります。

日立が開発した48Vリチウムイオン電池パックは、入力電力と出力電力が高い中程度のハイブリッド電気自動車に適用でき、電池モノマーは耐低温性能に優れ、出力密度は日立の1.5倍です。バッテリーモノマー。、燃料消費量を削減する効果と高コスト性能の組み合わせは、中国とヨーロッパの人気を促進する役割を果たしてきました。

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