サーキット用とストリート用の選び方

スポーツカーの軽量化というと、
ホイールやマフラーを思い浮かべる方が多いかもしれません。

しかし実は、バッテリー交換も非常に効果の大きい軽量化ポイントの一つです。

特に Toyota GR86 (ZN8) は
フロントオーバーハングにバッテリーが搭載されているため、
軽量化の効果を体感しやすい車でもあります。

ただし、GR86のリチウムバッテリー選びは
「軽ければ良い」という単純な話ではありません。

走行スタイルによって

• 軽量モデル
• 容量モデル

という選択があります。

GR86の純正バッテリー

GR86の純正バッテリーは

55D23RサイズとしてはD23クラスで、重量はおよそ約13kgあります。

リチウムバッテリーに交換すると？

EVOTECリチウムバッテリーの場合

モデル(EVOTEC）	重量
EV-45B19R2　（サーキット用）	約4kg
EV-70D23R2　（一般街乗り）	約6kg

純正と比較すると最大 約9kgの軽量化になります。

フロント荷重が変わる

GR86はフロントオーバーハングにバッテリーがあります。

この位置の重量が軽くなると

• フロント荷重低減
• 回頭性向上
• ステアリング応答向上

といった変化が起きます。特にサーキット走行ではこの違いを体感する人も少なくありません。

EPS（電動パワーステアリング）と電圧

GR86はEPS（電動パワーステアリング）を採用しています。

電動パワステはモーターでアシストを行うため、電源電圧の影響を受けやすい装置です。

ステアリング操作時には瞬間的に40〜80A程度の電流が流れることもあります。

バッテリー内部抵抗が高い場合、この電流で電圧が落ちることがあります。

EVOTECリチウムバッテリーは

内部抵抗（DCR）が低いため

• 電圧降下が小さい
• 電圧回復が速い

という特徴があります。結果としてEPSの動作電圧が安定しやすいというメリットがあります。

GR86の可変オルタネーター

GR86は従来の車のように常に14Vで充電しているわけではありません。

燃費向上のため可変オルタネーター制御が採用されています。

例えば

状態	電圧
通常走行	12.3〜12.8V
減速時	14V以上

つまり減速時に積極的に充電する制御になっています。

リチウムバッテリーとエラーの話

最近よく聞くのが「リチウムバッテリーにするとエラーが出るのでは？」という話です。

実際にネット上では

• P0560
• P1C00

などの電圧関連エラーの話が出てくることがあります。

これは

• ECUが電圧挙動を監視している
• 鉛バッテリーとリチウムバッテリーで電圧回復特性が違う

といった理由で起きるケースがあります。今回、GR86にEV-45B19R2（サーキット走行モデル）リチウムバッテリーを交換する際にはOBDポートにバックアップ電源を接続して交換しました。

その結果

エラーコードは一切発生しませんでした。

バックアップ電源を使用することで

• ECUメモリー保持
• 学習値保持

ができるため、
エラーを防げた可能性があります。

リチウムバッテリー選択の基準

サーキット向けモデル

EV-45B19R2

軽量化を重視するならこちら。

特徴

• 最大軽量化
• 約9kgのフロント軽量化
• レスポンス向上

サーキット走行やスポーツ走行を楽しむGR86にはこの軽量モデルが最適です。

ストリート向けモデル

EV-70D23R2

街乗り中心のGR86には容量モデルという選択もあります。

特徴

• 大容量 70Ah
• 安定した電圧
• 余裕のある電力供給

電装品が多い車両や日常使用が中心の方にはこちらが安心です。

総括

GR86のリチウムバッテリーは軽量化パーツでもあり電源チューニングでもあります。

走行スタイルによって

• サーキット向け軽量モデル
• ストリート向け容量モデル

という選択があります。軽さだけではなく使い方に合わせて選ぶことが重要です。

クランキングバッテリーをリチウムバッテリーに置き換える、そのメリットはお約束の軽量化なのですが、その他にメリットはないのか？またデメリットは!?という事で、メリットとデメリットを考えてみました。

メリット	デメリット
軽量化。鉛バッテリーと比べると1/3～1/5へと軽量化できる。	低温始動性が悪い。主にリン酸鉄というマテリアルを使用。0℃以下で電圧降下。
高出力・高クランキング性能　瞬間的に大電流を供給できる。	コスト高い。鉛に比べて3～5倍程。
長寿命　充放電サイクルは鉛バッテリーの3倍から10倍。	過充電・過放電で劣化や発火リスクがある。品質差が大きい。
自己放電が少ない。	オルタネーターの電圧特性がリチウムバッテリーに向かない車両がある。
電圧安定性が高い。	鉛バッテリーと比較すると容量が小さくなる傾向。電力不足気味になる場合がある。
内部抵抗が少ない。オルタネーター負荷が少なくなる。燃費が良くなるかも!?	低温での充電制限がある。

デメリットから考えるリチウムバッテリーの課題

車両搭載の観点から考察すると、大きな課題は、低温使用時の性能低下と車両の充電制御（鉛バッテリーを想定）がリチウムバッテリーとの相性が悪い場合があるという事です。低温時の性能の低下は、クランキング用のリチウムバッテリー正極材に使用されるマテリアルであるリン酸鉄の特性によるものです。この極材を使用する理由は、オルタネーターの充電電圧範囲とマッチングする充電電圧範囲が広い所にあります。この事から低温時の性能低下があってもこのマテリアルをクランキングバッテリーに採用せざるおえないのです。

もう一つの課題である車両の充電制御との相性については、鉛バッテリーと比較すると何倍もの高コストとなるリチウムバッテリーは、そのコストを少なくするため、容量が小さくなる傾向にあります。そうしますと鉛バッテリー用充電特性がリチウムバッテリーを直ぐに満充電とし、過充電傾向に導いてしまいます。また、エンジンから電装品で大きい電力を使用するようになる近年車両には、リチウムバッテリーの小さい容量では電力不足となり、安定した電圧を供給する事が難しい傾向にあります。

新EVOTEC クランキングバッテリー弱点改善！！

デメリット	EVOTEC新バッテリーの改善策
低温時の性能低下。	リン酸鉄にプラスしてナトリウムイオンマテリアルも採用。ナトリウムイオンの特性は、低温時における性能低下が無い点にあります。ー20℃～60℃の広い温度域で性能を発揮します。
高コストから容量不足による不安定傾向。	これもまたナトリウムイオンマテリアルが作用します。地殻中において多い元素であるナトリウムは採掘コストが大幅に少なく、また資源が豊富な事からコスト低くなります。この事から、新EVOTECバッテリーは、大きな容量でもコストを低く設定する事が可能となりました。安定した電力供給を可能としました。

基板の小型化

リチウムバッテリーと言えども、全てが同じ電極材を使用しているわけではございません。使用目的の違いで、電極材が異なってきます。また、装着される機器の電力等で搭載される基板も異なってきます。これはLifepo4 シリンドリカルセルを使用している、モーターサイクル及び競技用4輪車両用のクランキング用バッテリーEV600とEV600PLUSの画像です。電池に変更はないのですが、基板がPCM（各電池のバランス監視）からBMS（監視＋過放電保護回路）に進化しました。この事により、バッテリーを長期放置し暗電流で過放電して壊れていたバッテリーが保護されるようになりました。

これは、クランキングに大きな電流を一瞬でも流れる事に対応できる基板は、おのずとサイズが大きくなり、小型バッテリーケースには入らず、各電池バランス監視のみのPCMを採用する選択しかなかったですが、技術の進歩で大電流対応小型BMSが完成して、EV600に搭載してEV600PLUSに進化しています。

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写真提供：Garage遊心 様

Garage | 遊心 (g-yushin.com)

電池の進化

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この電池はLTOリチウム電池です。LTOという極材は下記に記したように、他のリチウム極材が不得意な大電流放電も可能で容量の30倍の放電も可能な電池です。またライフサイクルもLiFepo4（リン酸鉄）極材の3倍から5倍程で、動作可動温度もー30℃でも動作可能と良い事づくめですが、体積エネルギーが小さく、容量を稼ごうとするとバッテリーが大きくなってしまいます。

Lifepo4（リン酸鉄）リチウムバッテリーと同じぐらいの容量にする場合は、大きさは約1.5倍で重量は2倍以上となってしまいます。またクランキング用では一瞬でも大きな電流が流れてしまいます。それに対応するLTO電池用BMSはものすごく少なく、価格はBMS基板1個で6万円ほどになってしまいます。高額すぎるため、今回採用はバランス管理のみのPCMを採用しています。この基板も進化して、小さく安くなるのを期待します。

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4輪用LTOクランキング用リチウムバッテリーテスト開始

4輪用LTOリチウムバッテリーのテストを開始します。テストする車両はこれから少しずつ紹介していきますが、ハイコンプされたチューニング車両、許容電圧の広いLTOの特徴を生かし回生システムを採用した車両、またかなりの低温地域で車両に搭載するなどのテストを行っていきます。

乞うご期待ください。

4年間使用したEV-360の容量測定結果

4年間使用してきた弊社リチウムバッテリー。

SUZUKIのGSX1300Rに4年間の歳月装着されていた弊社リチウムバッテリー。（旧型）新型とはケースの違いで、中の電池等は変わっていない。その4年使ってきたバッテリーを交換する事になったとの事。

使用していて特に問題は感じていないが、鉛バッテリーの時は使えても1年半ぐらいだったとの事で、「いくらリチウムバッテリーと言えども、4年使用していたら、何時使えなくなるかわからないので、新EV-360に買い替える事になったとか………

そこで、「じゃどれくらい容量が残っているか測定しよう!!」という事で弊社に依頼がありました。

容量測定の結果は7.201Ahとなりました。このバッテリーの新品時の容量は7.500Ahです。4年間使用しての容量低下は0.299Ahでした。

この結果からバッテリーは、4年間使用していても容量低下がない新品状態でした。鉛バッテリー時は1年と少しで必ず使用できなくなっていた事から、オーナーもかなりびっくりした様子でした。

しかし、これはリチウムバッテリーの使用環境が良かった事も、容量低下をしていない要因に挙げられます。

１、充電電圧の管理において、14.6V以上にならず、過充電を起こしていない。

2、弊社CUTBOX（カットオフスイッチ）も併用しており、長期間乗らない時期の過放電を防いでいた。　　

リチウムバッテリーは魔法のバッテリーではないですが、正しい使用方法、管理で長寿命は必ず実現します。

ご参考ください。