自動車IoTの需要が高まる中、eCallシステムは車両の安全性と信頼性を高めるための不可欠なコンポーネントとして台頭しています。これにより、耐久性と長寿命を誇るeCall用バッテリーの需要が急速に高まっています。適切なeCall用バッテリーをカスタマイズする際の課題と解決策は何でしょうか？この記事では、効果的なeCall用バッテリーの特徴と設計上の考慮事項について解説します。 eCallバッテリー.
eCall バッテリーとは何ですか?
定義
eCall（緊急通報）システムは、欧州連合（EU）が導入した車両事故対応の緊急通報システムです。主に、車両の位置情報と重要なデータを自動または手動でPSAP（公共安全応答センター）に送信し、救助を求めるために使用されます。そのため、eCall用バッテリーは、主電源が停電した際にeCallシステムのバックアップ電源として機能します。
演算
eCall バッテリーは、継続的な電力供給を確保するための eCall システムの重要なコンポーネントです。
- eCall バッテリーとは、車両の主電源が失われた場合に eCall システムに電力サポートを提供するバックアップ バッテリーを指します。
- eCall バッテリーは、システムが緊急通話をトリガーし、位置情報と衝突データを送信し、事故後の音声通信を維持することを保証します。
国連規則第144号（改訂1） このバックアップ電源は、衝突前は音声モードで少なくとも5分間、コールバックモードで少なくとも60分間稼働し、衝突後はeCallシステムに電力を供給することを強調しています。したがって、eCall用バッテリーの種類と課題を理解することは、決定を下す前に不可欠です。
eCall規制は高度なバッテリーソリューションの需要をどのように促進するのか？
2024年2月、欧州連合はe-Callシステムに関する2つの文書を発行した。EU 2024 年 1180 月 EU 2024/1184 では、CS-eCall から NG-eCall への e-Call の進化を促進しています。
次世代の eCall システムには、耐高温性、長寿命、高エネルギー密度のリチウムイオン電池が最適です。
以下の表は、eCallシステムに関する規制の改正を示しています。これらの変更に基づいて、バッテリー設計要件を結論付けます。
| アップグレードの方向 | 技術変更の説明 | eCallバックアップバッテリーの設計要件 |
| 通信ネットワーク（2G/3G→4G/5G） | ネットワークアクセスタイプがGSM/UMTSからLTE/5に移行し、より高速な速度とより強力なリアルタイム性が実現 | 高エネルギー密度 安定した電圧出力 |
| シグナリングシステム（SS7/ISUP→SIP（IMS）） | 完全なIPベースのシグナリング より複雑なデータのやり取り | 内部抵抗が低い 過渡電流に対する高速応答 |
| 音声＆データチャネル（単一音声→音声＋データ同時） | IMSは音声とデータの同時通信を可能にし、通信時間が長くなります | 高い吐出量 連続電源 |
| MSD伝送（帯域内から帯域外への通信） | 帯域外レートの上昇 より強力な耐干渉性 | 高周波通信でも安定した電圧で切断を防止 |
| ネットワークハンドオフ（GSM/UMTS→4G/5Gアダプティブ） | 高速ハンドオフとクロススタンダード互換性をサポート | 短期的な電流変動下でも信頼性の高い電力供給 |
| PLMNサポート要件の増加 | IMS緊急通話をサポート MSDアップデート | 低い自己放電率 優れた容量保持 |
| 環境と適応性 | 4G/5Gモジュールの消費電力の増加。熱ストレスの増加。 | 広い温度範囲（-40℃～+85℃）耐性 車両グレードの安全認証 |
eCall システムに最適なバッテリータイプを選択するにはどうすればよいでしょうか?
新世代eCall（NG-eCall）は4G/5GおよびIMSテクノロジーへの移行を進めており、eCall用バッテリーの選択肢も初期の低電力ニッケル水素バッテリーから、先進的なリチウムイオンバッテリーやリン酸鉄リチウムバッテリーへと移行しています。ここでは、それぞれの化学組成、特徴、長所と短所を比較した表を作成しました。
| バッテリタイプ | 化学 | 重要な特徴 | メリット | デメリット | eCallでの典型的な使用法 |
| LiFePO4（リチウム鉄リン酸塩） | LiFePO4 | 公称電圧3.2V。安定した化学組成 | 優れた熱安定性。 長いサイクル寿命 | 保護回路が必要。過熱によるバッテリーの劣化 | 安定した温度耐性（-40℃～+85℃）を必要とするシステム向け |
| 高温リチウムイオン電池 | リチウムイオン | –40 °C ～ +85 °C 動作 | 優れた耐熱性。安定した容量保持 | より高いコスト | 長時間スタンバイと広い温度範囲のアプリケーション |
| リチウムイオン（リチウムイオン） | LiCoO2/NMC | 公称3.6～3.7V | コンパクトなサイズ、高いエネルギー密度 | 高温耐性が限られている | スペースに制約のあるeCallモジュール |
| NiMH（ニッケル水素） | Ni-MH | セルあたり公称1.2 V | 低コスト。中程度の温度耐性。 | エネルギー密度が低く、自己放電が多い | 初期の CS-eCall システムで使用されました。 徐々にリチウム電池に置き換えられる |
eCall バッテリー設計における主な課題は何ですか?
eCall バッテリーは、車両事故が発生したときに作動するため、優れた安全性、高いエネルギー密度、幅広い温度性能、コンパクトな設計、強力な出力などが主な特徴です。
長寿命と安全性の信頼性要件
サイクル寿命の延長。eCallバッテリーは長期フロート充電状態で動作します。バッテリーの自己放電と活物質の経年劣化は、バッテリーの実用容量に影響を与える可能性があります。車両のライフサイクル全体を通して、バッテリーの十分な実用容量を維持することが重要です。
安全性と信頼性。バッテリーは、車両衝突、高温、高湿度といった過酷な条件下でも安全性と安定性を維持する必要があります。熱暴走、発火、爆発といった安全上の危険にも対処できる必要があります。
温度適応の課題
これらの課題はすべて、バッテリーの化学的性質と物理的性質に関するもので、特に非常に高温または低温になったときに顕著になります。
1. 低温チャレンジ（例：-20℃～-40℃ / -4°F～-40°F）
電解質がドロドロになり、動きが遅くなる: 低温では、バッテリー内の電解質が濃くなり、さらには凝固し始め、リチウムイオンが自由に動きにくくなります。
内部抵抗の急激な上昇: イオンの動きが遅くなるため、バッテリーの内部抵抗が急激に上昇します。
結果:
始動電圧またはパルス電流の不足：これが最大の故障点です。衝突事故では、冷えたバッテリーではセルラーモジュールとGPSモジュールを起動するために必要な、素早く強力な電気ショックを与えることができない可能性があります。通話が途切れたり、信号が弱すぎたりする可能性があります。
「偽の」容量表示：バッテリーは低電流スタンバイモードでは電力を供給できますが、高電流放電時には使用可能な容量が大幅に低下します。つまり、通常は数分間かかるeCallセッション全体を実行するには、バッテリーが十分ではない可能性があります。
2. 高温への対応（例：+60°C～+85°C+ / 140°F～185°F+）
電解液の分解と副反応の加速。高熱はバッテリー内部の不要な化学反応を加速させ、電解液の分解、ガス発生、電極材料との反応を引き起こします。
活物質の劣化と抵抗の増加。長時間の熱曝露は電極の活物質を損傷し、より厚く抵抗の高い表面層（SEI膜）を形成し、イオンの通過を困難にします。
自己放電率が高い。高温になると、内部の化学反応が過剰に活発になり、無負荷状態でもバッテリーの充電が急速に減少します。eCallのような長時間待機が必要なシステムでは、これは致命的です。数年後には、バッテリーの充電量が過剰になり、機能しなくなる可能性があります。
安全上の懸念。常に熱が加わると、特に車内のような密閉空間では、熱暴走のリスクが大幅に高まり、膨張、漏洩、さらには火災につながる可能性があります。
3. 温度サイクルチャレンジ（高温から低温へ、そして高温から低温へ）
車は日々、また季節によって温度が変化するため、バッテリーは常に膨張と収縮を繰り返しています。
材料への物理的ストレス：この膨張と収縮の繰り返しは、バッテリー内部の部品に物理的なストレスを与えます。材料に微細な亀裂が生じたり、コーティングが剥がれたり、接続が弱くなったりする可能性があります。その結果、容量と性能が永久的に低下します。
不安定な電極-電解質界面：電極と電解質間の保護層であるSEI層は、温度変化のたびに破壊と再形成を繰り返します。この繰り返しプロセスにより活性リチウムと電解質が消費され、バッテリーの劣化が加速し、全体的な寿命が短くなります。
エネルギー密度、電力容量、体積制約
高エネルギー密度。eCall バッテリーは、限られたサイズで強力なエネルギーを提供し、音声通信、GPS 測位、データ転送機能などの機能をサポートする必要があります。
優れた出力能力。eCallシステム全体を構成する通信モジュールやセンサーを駆動するために、強力な出力を発揮するバッテリーが必要です。
限られたスペース。バッテリーの容量は限られた自動車スペースに収まる必要があるため、高度なカスタム設計が不可欠です。
上記の課題に対処するために、 CM Batteries 設計した 広範囲温度バッテリー技術 カスタム eCall バッテリー パック用。
ケーススタディ：eCallシステム向け3.6V 8700mAh 1S2P高温バッテリー
ある自動車電子機器メーカーが、緊急通報システム「eCall」用の耐高温バッテリーを探して当社にご相談に来られた際、その要件は明確でしたが、非常に厳しいものでした。バッテリーは、凍えるような冬でも焼けつくような車内温度でも確実に動作し、通信モジュールに瞬時に電力を供給し、スタンバイモードで何年も持続する必要がありました。
それが私たちの 3.6V 8700mAh 1S2P 高温対応リチウムイオン電池パック 入って来た。
顧客の要望
車載eCallシステムは、たとえ何年も放置されたままであっても、衝突時には即座に作動しなければならない安全上極めて重要な装置です。お客様の最大の懸念事項は以下のとおりです。
-40°C から +85°C までの一貫した電力を保証するものは何ですか?
熱サイクルの繰り返しによるバッテリーの劣化を防ぐにはどうすればよいでしょうか?
システムが起動したときに、急速なパルス放電のために信頼性の高い電圧を維持するにはどうすればよいでしょうか?
ほとんどの標準的なリチウムイオン電池は、長時間のスタンバイ、高温、即時起動の組み合わせに対応できませんでした。
ソリューションと主要な設計のハイライト
広い動作温度範囲: -40°C ～ +85°C で安定したパフォーマンスを提供し、最も寒い条件や最も暑い条件でも信頼性の高い起動を保証します。
耐高温パッケージ: 一般的な業界の限界をはるかに超える -55°C ～ +125°C に耐えられるよう設計されています。
優れた容量保持率: 極端な条件下でも 70% 以上の容量を維持します (市場平均は約 55%)。
高速パルス応答: 電圧降下なしで eCall を起動するための急速な電流バーストを供給します。
IP67 保護: 完全に密閉された設計により、ほこりや湿気を遮断し、過酷な自動車環境でも安全な動作を保証します。
Integrated BMS NTC センサー: 過充電、過放電、過熱を継続的に監視し、長期的な安全性と信頼性を確保します。
eCall システム バックアップ バッテリーの市場動向は?
欧州連合（EU）におけるeCallシステムの義務化により、信頼性の高いeCallバックアップバッテリーの需要が高まっています。市場レポートによると、世界の緊急eCallバックアップバッテリー市場は、年平均成長率（CAGR）で成長すると予想されています。 10.2% 2026年から2033年まで。eCallバッテリーに関するいくつかの新しいテクノロジーとホットなトピックに焦点を当てましょう。
環境と規制。欧州連合（EU）のREACH規則および電池指令2023/1542は、バッテリーの廃棄と使用の安全性を重視しています。そのため、eCall用バッテリーメーカーは、サプライチェーンを調査し、バッテリーパスポート情報を規制し、容量とリサイクルシンボルを表示する必要があります。さらに、有害物質の使用を制限し、環境に優しいバッテリー材料を使用することで、環境への配慮に努めることが重要です。
バッテリーには、より高い信頼性、エネルギー密度、そして温度耐性が求められます。eCallシステムは従来のCS-eCallからNG-eCallへと進化しており、バッテリー性能に対する要求はますます高まっています。将来のeCall用バッテリーは、NG-eCallシステムのリアルタイムデータ伝送と音声通話の要件を満たすために、より広い温度適応性、より長い保管寿命、そしてより高いエネルギー密度を備えることが求められます。
結論
全体として、EUの2024年新規制に基づくeCallシステムの進化により、自動車安全用途におけるバックアップバッテリーの性能基準が引き上げられました。車両が3Gネットワークから4G/5Gネットワークに移行し、より複雑なデータおよび音声機能を統合するにつれて、eCallバッテリーはより高いエネルギー密度、より高速なパルス応答、そしてより広い温度適応性を実現する必要があります。
eCall用バッテリーは自動車の安全性において極めて重要な役割を果たします。次世代のインテリジェントなコネクテッドカーを支えるには、その設計は厳格な規制と性能基準を満たす必要があります。ご質問やご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。 私たちのチームは常にサポートする準備ができています。 CM Batteriesすべてのバッテリーはお客様のニーズに合わせてカスタム構築されています.
