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電動化に突き進むフォルクスワーゲン成功のカギはスマホ化にあり? 開発の最前線を取材した

バッテリーの進化を見据えた研究・開発・生産体制を構築

大量に必要となるバッテリーに関してはドイツ・ザルツギッターにあるフォルクスワーゲン内のCoE(Center of Excellence=最先端技術研究所)が主導権を握る。セルの研究・開発、パイロットモデルの作製やテストを行って市販車用の仕様を決定し、サプライヤーに伝えて生産・納品をしてもらう仕組み。現在のところLG化学、SKI、サムスン、CATLなどをパートナーとしているが、内製も計画しており、すでに試験的な生産を開始している。膨大な生産計画に対してサプライヤーと手を組むことは不可欠だが、CoEが高度なノウハウを蓄積していき徐々に内製率を高めていこうという意思も見受けられる。

ID.ファミリーではバッテリーケース、モジュールの規格は決まっているが、モジュール内のセルに関しては角型でもラミネート型でも使用可能で性能はまったく同じになるよう設計。サプライヤーが分散しても問題はない。

バッテリーケースの構成は最下層にバッファー保護部が設けられ、その上にアルミニウム製バッテリーハウジングとクラッシュフレームを配置、一体型のバッテリー冷却装置(水冷式)と高/低電圧の電装システム用接続ボックスを内蔵。セルの電圧、電流、温度、均一性を監視するセルコントローラーはバッテリーハウジングの縦ビームに組み込み、システム後部にバッテリー全体のコントロールユニットが統合される。

バッテリーは正極材にニッケル(N)、マンガン(M)、コバルト(C)を使用する三元系で、昨年のMEBワークショップで提示されたロードマップを参考にすれば、2016年はNMC=1:1:1で410Wh/L(体積あたりエネルギー密度)、170Wh/kg(重量あたりエネルギー密度)。これが現行e-ゴルフに相当するものと思われる。

旧世代のe-ゴルフもNMC111で230Wh/L、140Wh/kgだったが、セルデザインの進化で密度を上げられた。ちなみに先頃発売された日産リーフe+は62kWh(3×96=288セル)で航続距離458km(WLTP)。NMC111でバッテリー重量は440kgとなっている。2018年にはNMC622で650Wh/L、280Wh/kg、2020年にはNMC811で700Wh/L、300Wh/kgと段階を踏み、2025年には800Wh/L、350Wh/kgまで持って行く計画となっている。

エネルギー密度を高めるほか、希少性の高いコバルトの使用比率を減らすことも目標であり、現在はカソードの重量比率で12~14%のところ、3~5年で5%に抑制し、コバルトフリーの研究も進めている。リチウムの資源確保に関しては中国のガンフォンリチウムと10年契約の覚書に署名したことで大部分をカバーできたとのこと。2030年頃に実用化されるだろうと見立てられている全固体電池に関してはアメリカのクアンタムスケープと提携して研究・開発している。

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