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234月2021

4年の第2020四半期に、ヒュンダイ リコール バッテリー火災のリスクにより、世界中で82,000台の電気自動車がXNUMX億ドル近くの費用で発生しています。 ゼネラルモーターズも リコール バッテリー火災の危険性のための69,000ボルトEV。 BMWも リコール バッテリーの潜在的な火災の危険性のためのほぼ27,000のプラグインハイブリッドEV。 そして、テスラの車両が道路や誰かのガレージで発火したという逸話が無数にあります。 これはきれいな絵ではありません。

EVが道路でますます普及するにつれて、リチウムイオン電池の安全性は、ドライバー、自動車メーカー、電池メーカー、保険会社、消防士、および政府規制当局にとって最大の関心事になっています。 しかし、バッテリーの安全性を向上させることについてのコンセンサスはありません。 将来の災害の可能性に備えて、時計は刻々と過ぎています。

ドライバーは自動車メーカーが安全な車を届けるのを待っています。 自動車メーカーは、安全性をバッテリーメーカーに大きく依存していました。 バッテリーメーカーは、バッテリーが安全であると考えていました—そうでないまで。 消防士はバッテリーの火災を見たくありません—従来の火災よりも封じ込めが困難です。 保険会社は、電気自動車の保険引受の経済性に苦しんでいます。 政府機関は、安全規制を課すことを世界的に検討しています。 たとえば、中国の新しい2021 バッテリーの安全基準 ドライバーがEVから避難するのに5分かかるのに十分な長さの車両火災を封じ込めることを目指します。 しかし、EVが自分のガレージに駐車されている場合はどうなりますか? この新しい基準はどのようにあなたの家を焼失から保護しますか?

国連欧州経済委員会(UNECE)は、グローバル技術規制No. 20(UNECE)の下でグローバル車両バッテリー安全規制の調和を目指しています。GTR20) 主導権。 多くの作業がまだ先にありますが、安全規制がこのXNUMX年の間に来ることは明らかです。

明確にするために、バッテリーの火災はまれであり、0.1%をはるかに下回る率で発生します! しかし、それはこれらのまれな出来事が壊滅的でトラウマ的な結果をもたらす可能性があるための慰めの理由ではないはずです。 安全性には、製品/技術の成熟、サプライチェーン全体にわたる集中的な取り組み、事故の発生を減らすための投資、および必要な規制が伴います。 EV業界が成長するにつれ、主に製造能力の拡大と製品発売のペースに投資しています…しかし、今こそ安全を世界の最優先事項にする時です。

リチウムイオン電池は、さまざまな理由で発火する可能性があります。 障害の一般的な原因の100つは、バッテリーセル自体、または数百または数千の個々のセルを含むパック内に微細な欠陥が存在することです。 これらの欠陥は、製造中に排除することが困難または不経済であることがよくあります。 それらは潜在的なままであり、数か月または場合によっては数年後に潜在的な災害につながります。

より基本的なレベルでは、これらの微細な欠陥(たとえば、アノード層の製造上の欠陥、またはセパレータの機械的変形)は、特定の動作条件下(たとえば、低温)で、リチウムイオンが蓄積するサイトになる可能性があります。金属リチウムデンドライトを形成します。 時間の経過とともに、これらの樹状突起は、XNUMXつの電極間に電気的短絡が発生して火災が発生するまで、セル内で成長します。 火災の瞬間は、充電中、運転中、または車両が駐車したばかりのときなど、いつでも発生する可能性があります。

バッテリーの故障により、サプライチェーン内のいずれかのエンティティに責任を割り当てることが困難になります。 欠陥自体は、バッテリーメーカーまたはパックアセンブリの責任である可能性があります。 しかし、欠陥だけでは火災を引き起こすのに十分ではありません。 車両メーカー、バッテリー管理システムの選択、およびドライバーの行動はすべて、壊滅的な障害につながる可能性のある役割を果たします。

タスクは、車両の製造段階だけでなく、より本質的には車両の寿命全体にわたって、これらのまれな潜在的な問題を特定して除外することです。 言い換えれば、車両自体は、パック内のすべてのセルに対して継続的に自己診断を実行し、バッテリーに欠陥のあるセルが含まれている可能性を予測するためにインテリジェントである必要があります...その時点で、車両を取り込むことができます綿密な検査と予防保守のために。

そのインテリジェンスは、バッテリー管理システム(BMS)の領域に正直にあります。 これらの新しいBMSは、バッテリーパック内のすべてのセルの整合性を監視し、ドライバーに潜在的な将来の危険を警告し、潜在的な火災を軽減するために事前に介入できる必要があります。 あなたがそのような知性が存在するかどうか疑問に思っているなら、答えは強調的なイエスです!

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02マル2021

700億ドルを超える時価総額で、 テスラ 電気自動車とインフラストラクチャへの投資を拡大するために、すべての自動車メーカーの中で独自の財政状態を享受しています。 特別目的買収会社(SPAC)が採用 フィスカー, ローズタウンモーターズ、ニコラ、他の多くのEV自動車会社がパイプラインにあると噂されているプロテラパブリック。 

これらの純粋なEVメーカーは、資本へのアクセスを活用して、可能な限り速いペースで市場シェアを拡大​​しています。資本へのアクセスではなく、運用およびサプライチェーンの課題によって制限されています。 投資家はテスラの拡大戦略とペースを称賛し続けていますが、ウォール街はゼネラルモーターズやゼネラルモーターズなどの既存の自動車メーカーに同様の熱意を広めることに恥ずかしがり屋です。 フォルクスワーゲン 電気自動車の野心的な計画を発表した人。 その結果、パフォーマンス、手頃な価格、選択肢が増えた電気自動車を提供する競争が加速しています。 私たちは自動車産業に深刻な混乱の真っ只中にいます。

サプライチェーン全体が、電化に適応するというプレッシャーを感じています。 特に従来の既存システムサプライヤー(ティア1)およびコンポーネントサプライヤ(Tier-2)は、新しい現実に向けて自らを位置付けています。 電気自動車は、内燃機関(ICE)車両よりもコンポーネントが少なく、組み立てが比較的簡単です。 その結果、今後XNUMX年間で電気自動車(EV)の販売が支配的になるため、自動車のサプライチェーンは大きく変化します。 市場予測ではEVの採用が加速していることから、ICE車の販売が急減し、自動車のサプライチェーンにさらなる負担がかかっていることがわかります。 自動車エコシステムのいくつかの企業は、このXNUMX年で独立したエンティティとして存在しなくなる可能性があると予想されます。


バッテリー自体は、電気自動車の中で最も高価なアイテムのままです。 バッテリーには、パックに組み立てられるセルと呼ばれる個々のエネルギー貯蔵要素が含まれています。 セルの製造を支配しているセルメーカーは少数です。LGEnergySolutions(以前はLG Chemの一部)、Samsung SDI、cATL、SK Innovation、Panasonic、BYDが最も有名な名前です。 ほとんどのセルメーカーもパックアセンブリを提供していますが、一部の自動車メーカー、つまりテスラやドイツの自動車メーカーは、独自のパックを作成することを好みます。 これは、サプライチェーンの最初の緊張を示しています。自動車メーカーは、セルメーカーにもパックの製造を許可する必要がありますか? 自動車メーカーの間で意見が分かれています。 

しかし、電気自動車は重要な電子機器や電気システムも必要とするため、サプライチェーンにとって非常に魅力的な市場となっています。 これらには、モーター、トランスミッション、インバーター、DCコンバーター、車載充電器、熱管理システム、そして当然のことながらバッテリー管理システム(BMS)が含まれます。 歴史的に、量は十分に小さかったので、自動車メーカーは多くのそのようなシステムを社内で制御または製造していました。 たとえば、テスラ、GM、VWは、電気モーターと伝送システムを制御または製造しています。 従来のグローバルなTier-1システムサプライヤは、主に傍観者でした。 

歴史的に、EVメーカーは、車両の性能と安全性に対するBMSの重要性を認識しており、BMSのかなりの部分を社内に保持するようになっています。 しかし、ボリュームは歴史的に小さかった。 競争は事実上制限されていました。 ソフトウェアとシステムインテリジェンスは初歩的なものでした。 一部の自動車メーカーは、ハードウェアをサプライヤーに委託しました(例: めっちゃ メルセデス用のBMSハードウェアを構築し、LGはGM用のBMSを構築しました)が、ソフトウェアの制御を維持しました。 繰り返しになりますが、従来の自動車サプライチェーンは傍観者でした。

現在、サプライチェーンが急速に変化しているという証拠が見られます。 EVの採用が加速する中、自動車メーカーは従来のサプライチェーンに支援を求め始めています。 GMは、BMSの設計と製造を最初に外部委託しました。 ビステオン。 より多くのTier-1サプライヤーが、電動パワートレインのより多くの部分を構築することに積極的な関心を示しています。 自動車メーカーとTier-1サプライヤーが電気自動車の製造におけるそれぞれの役割を主張するにつれて、今後数年間でさらなる混乱が予想されます。

イノベーションの速いペースは、混乱をさらに促進しています。 ビステオンにBMSを授与する際に、GMは 革新的なワイヤレスBMSソリューション ワイヤーハーネスの一部をなくすことで、バッテリーの重量を大幅に減らすことができます。 車両仕様の上昇は、BMSの革新に大きな重点を置いています。長距離(400マイル以上)、非常に高速充電(20分以下)、長期保証(200,000マイル以上)は、この新しいフロンティアのほんの一例です。 電気タクシーなどのフリートオペレーターは、大胆なバッテリーターゲットを求めています。たとえば、延長保証が500,000マイルに達し、基準がさらに高くなっています。

次に、バッテリーの安全性があります! 2020年の秋、ヒュンダイ リコール バッテリー火災の危険性を超えた82,000台のコナ電気自動車。 これらの車両のバッテリーを交換するには、ヒュンダイに約1億ドルの費用がかかります。 LG化学はバッテリーセルを供給しました。 ヒュンダイの内部Tier-XNUMXサプライヤーであるヒュンダイモビスがBMSを提供しました。 LG化学はBMSを非難した。 ヒュンダイはLG化学を非難した。 電気自動車のバッテリーの安全性は今やヘッドラインニュースであり、BMSは安全性の物語の中心となっています。 これは最高の状態での混乱です!

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0412月2020

電気自動車に関しては、バッテリーが自動車の実用性の基本的なコンポーネントであるという理解があります。 それでも、バッテリーがドライバーがEVに期待するすべてのものを提供できるという誤った期待もあります。 しばしば過小評価されているのは バッテリー管理システム (BMS)重要な性能と安全性、特にゴルフ練習場の拡大を実現する上で、 非常に速い充電、長期保証と最大限の 安全性。 このトピックについては、一連のブログで詳しく説明します。 

この最初の部分では、バッテリー管理とは何か、そして何をするかを定義しましょう。 BMSには、これまで、電圧、電流、温度を測定し、電流または電圧のスパイクからバッテリーを保護し、異なるセル間で電荷を均等に分散する電子機器(ハードウェア)が含まれていました(セルバランシングと呼ばれます)。 バッテリーに蓄えられている電荷量を計算するソフトウェアの基本的な層があります。

一般的に、これらはリチウムイオン電池の化学的操作に関連する情報がほとんどない電気システムです。 このような基本的なBMSシステムの多くのサプライヤーがあり、小規模企業から現在の自動車のTier-1およびTier-2サプライヤー、そして一部のバッテリーメーカーにまで及びます。 あなたが所有しているかどうかにかかわらず、道路上のほとんどの電気自動車 テスラ、日産 、BMW i3には、これらの基本的なBMSのXNUMXつが搭載されています。

将来のEVは、現在のBMSが提供しているものよりもはるかに高いパフォーマンスを要求します。 具体的には:

  1. 非常に速い充電: 新しいEVは、バッテリーを劣化させることなく、20分以内にバッテリーを完全に充電できる必要があります。 これは厳密には、よりインテリジェントなBMSの役割です。 あなたがしようとすると 急速充電 今日のDC急速充電ステーションでのEVの場合、35分よりもはるかにうまくいくことはないでしょう。 バッテリーの状態を維持するために、連続して何度もDC急速充電を試みた場合も、車両の製造元が充電を抑制します。 インテリジェントなBMSは、そのような制限を解除できるはずです。
  1. 最大走行距離: 自動車メーカー 利用可能な料金を減らす バッテリーの寿命を保証するために、バッテリー(およびドライビングレンジ)から。 これは、利用可能な充電容量、急速充電、およびバッテリーの寿命(したがって保証)の間の重要なトレードオフのXNUMXつです。 これもまた、よりインテリジェントなBMSの役割です。
  1. 延長バッテリー保証: EVは伝統的に 100,000マイルの保証を提供。 しかし、よく見ると、細字は、70マイル後に元のゴルフ練習場の100,000%しか残っていないことを保証します。 したがって、EVの公称走行距離が300マイルの場合、210マイル後に走行距離が100,000マイルを下回った場合にのみ保証が適用されます。 よくない! はい、あなたはそれを推測しました、それはBMS機能です。

高速充電、最大走行距離、およびバッテリー保証は、トレードオフの三角形を形成します。 EVメーカーは、これらXNUMXつの相反するパラメーターのバランスを取る必要があります。 彼らがより速い充電を追加するならば、彼らは保証または走行距離を犠牲にしなければなりません…そしてその逆も同様です。 このモグラたたきのゲームは、今日のEVを市場の期待を下回らせます。 次世代のEVには、この制限を打破できるインテリジェントBMSが含まれている必要があります。 技術は存在します。

インテリジェントBMSは、バッテリーをリアルタイムで診断し、その時点で発生する可能性のある劣化メカニズムとバッテリーの状態を評価してから、バッテリーの動作を最適化するために必要な調整を動的に行います。 それは「計算」と「化学」の出会いです。 

パート2では、サプライチェーンの変化する状況について説明します。

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128月2020

電気自動車の大量普及には、次のXNUMXつの要因が関係しています。

  • レンジ不安を解消するドライビングレンジ。
  • 手頃な価格の車両用の低コストバッテリー。
  • 急速充電の可用性。

一般的な分母はバッテリーです エネルギー密度:二次電池が蓄えることができるのは、単位体積あたり(または単位重量あたり)の電気エネルギー量です。 エネルギーはkWhの単位で測定されます。 したがって、エネルギー密度は700リットルあたりのWh(Wh / l)、または300 kgあたりのWh(Wh / kg)の単位です。 リチウムイオン電池の最先端のエネルギー密度の数値は、今日、XNUMX Wh / lおよびXNUMXWh / kg近くにあります。

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027月2020

テスラの市場評価額は本日225億ドルに達し、他のどの自動車メーカーの評価額よりも高く、私たちの経済にとってリチウムイオン電池の重要性を浮き彫りにしました。

バッテリーは、電気自動車、定置型エネルギー貯蔵、および多くの消費者向けデバイスの製品差別化要因です。 各カテゴリはバッテリーの仕様を推進しています—そしてそれらはすべて同様のテーマを共有しています:より多くの充電容量、より速い充電、バッテリーの寿命、より軽い重量、より少ないコスト、そして絶対的な安全!

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