バッテリー指標の理解

ガソリン車の燃料タンクのように、単に液体の量を測るだけで済むのとは異なり、電気自動車にはバッテリーについて同様の仕組みがない。その結果、バッテリーの測定値は複雑であり、専門的な見解に基づいた推定値となっている。

バッテリーの残量、航続距離、および容量は、BMSと呼ばれる車両のバッテリー管理システムによって推定される。

この記事では、さまざまなバッテリー関連指標の算出方法と、そこから生じる直感に反する特徴について解説する。

バッテリー残量

バッテリー残量は、車両に表示されるパーセンテージであり、0%から100%までである。

この数値は、バッテリーに残っている利用可能なエネルギーの推定量を示すものだ。0%になったからといってバッテリーが物理的に空になったわけではなく、100%になったからといってバッテリーが物理的な限界に達したわけでもない。

これは、EVのバッテリーには安全装置が組み込まれているからだ。リチウムイオンバッテリーは過放電すると損傷する恐れがあるため、この安全装置がバッテリーを保護する役割を果たしている。

バッテリー航続距離（定格航続距離とも呼ばれる）とは、現在のバッテリー充電量で車両が走行できると推定される距離のことだ。

航続距離は、各国の規制当局が定めた車両の公称値に基づき、一定の燃費効率を前提として算出される。これは次のような疑問に答えるものである：

「公称効率でエネルギーを使用した場合、その車はどれくらい走行できるか？」

航続距離は通常、バッテリー残量に応じて予測可能な範囲で変化する。バッテリー残量が100％の時点で300マイルと表示される場合、50％の時点では通常150マイルと表示される。

定格航続距離は、時間の経過に伴うバッテリーの性能を比較するには役立つが、実際の走行は100％効率的とは限らないため、正確な航続距離を予測する指標としてはあまり適していない。

バッテリー容量とは、バッテリー管理システムが推定するバッテリーの蓄電可能量であり、通常はキロワット時（kWh）で表される。

容量の主な測定基準は2つある：

総容量： バッテリーパックの現在の容量。これには、バッテリーを保護するために車両が予備容量を確保しているため、通常の走行では利用できないエネルギーも含まれる。

利用可能容量： 車両が走行用に利用可能とするバッテリーの容量。

車両は、バッテリー電圧、電流、温度、充放電履歴、セルの挙動、その他のバッテリー管理データを用いて容量を推定する。

これは推定値であるため、容量は時間の経過とともに多少変動することがある。日々のわずかな変化は正常な現象であり、バッテリーの性能が急に低下したり向上したりしたことを意味するものではない。

容量の低下は、時間の経過とともに、一定のパターンで生じる。

バッテリーの残量（％）と容量（kWh）は関連しているが、必ずしも一致するとは限らない。

例えば、推定利用可能容量が75kWhの車両であっても、充電率が50%の時点で必ずしも37.5kWhが利用可能とは限らない。

それは、バッテリーの残量表示が、安全マージンを考慮した車両の推定使用可能容量に基づいているからだ。

よくある誤解として、バッテリー残量が0％だとバッテリーが空になったと思われがちだ。しかし、そうではない。

EVのバッテリーが本当に0kWhまで放電されてしまうと、バッテリーが永久的に損傷する恐れがある。リチウムイオンバッテリーは安全な電圧範囲内に保つ必要があるため、車両はバッテリー残量が0%を下回らないよう調整することで、バッテリーパックを保護している。

だからといって、バッテリー残量を0%まで使い切ることが良いということではない。下限バッファは保護のためのものなのであり、通常使用可能な範囲ではない。バッテリー残量を極端に低くする状態を繰り返すと、バッテリーへの負担が増大し、車両が正常に走行できなくなったり、充電できなくなったりする恐れがある。

実際の走行距離は、以下のようなさまざまな理由によって変動する可能性がある。

これは全く正常な現象だ。車両はバッテリーの状態や周囲の状況に基づいて、常に予測・学習・調整を行っている。

バッテリー管理システムは常に学習を続けている。

車両が幅広い充電状態におけるバッテリーの状態を一定期間観察した後、バッテリー関連の測定値はより正確になることが多い。これが、BMSのキャリブレーションを行うことで、車両のバッテリー関連の測定値の精度が向上する理由である。