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先日、RAV4　Primeが発表されました。
Prius　Primeと比べ、EV性能にも磨きが掛かって、HV車とはさらに差別化が図られているようです。
電池も車内スペースを侵さないよう床下配置となるなど構造面での改善も図られているようで正常に進化しています。
でも電池容量ついて、なぜか公表されていません。
そこで、電池がどんな感じなのか、試算してみようと思います。

仕様：
＜RAV4　prime＞
EV最高出力　225kW（※公表されている最高出力＝EV最高出力と推定。）
航続距離　39mile（EPA）

＜Prius　prime＞
EV最高出力　68.4kW（※電池温度30℃、SOC＞50%時の最大出力。計測値。）
航続距離　25mile（EPA）
電池容量　8.8kWh

RAV4とPriusの電費の差異が不明なので、HV車の燃費の差異と同割合であるとして、算出します。
RAV4　HV車燃費　25.2km/l（JC08）
Prius　HV車燃費　37.2km/l（JC08）
RAV4の電費はPriusの67.7％と仮定。

以上から、RAV4　Primeの電池容量を出してみます。
8.8kWh×39mile／25mile／0.677＝20.27kWh　

搭載電池容量は・・20kWhと推測。
結構大きな電池を積んでいます。

トヨタは新型電池を搭載しているといっていますので、セルも新開発なのだと思います。
単位容量あたりの最大出力を計算してみます。
まずPrius　Primsですが、68.4kW／8.8kWh＝7.8kW／kWh
RAV4　Primeでは、225kW／20kWh＝11.3kW／kWh
RAV4　Primeは、Prius比で、おおよそ1.5倍の出力密度となっています。

Yarisの電池も出力密度を向上させているようですので、同様の改良がなされているのかなと思います。

さて真相はいかに。。。

夏に、HybridassistantでOBDデータ取得し、駆動用電池のSOCと放電（力行）電力制限値の関係をグラフにしました。最大68.4kW＠soc50%以上、SOCが50%以下では漸減し、最小58kW＠soc13%という結果でした。

さて今回、気温も下がってきたので、種々の温度での放電電力制限値がどうなっているのか、取得してみました。

結果；EV/PHVは冬に弱いです！





グラフは、横軸がsoc、縦軸が放電電力制限値です。
図示のように、電池温度がおおよそ30℃を下回ると、温度に応じて放電電力制限値は下がってきます。
グラフの各ラインは、電池温度帯ごとに、socの高い側から低い側に引いています。
運転中、内部損失で電池温度が徐々に上昇するので、電池温度が低い方がSOCの高い側、電池温度が高い方がSOCの低い側です。
外気温と電池温度の関係ですが、おおよそ外気温+5℃～8℃が電池温度となっています。
なお電池温度は、複数あるセンサの最大値が取得されています。

縦軸を拡大したグラフで見てみます。



特に低SOCでは放電電力制限値の低下が大きく、観測した中で最も電池温度が低かった電池温度16℃では放電電力制限値は43kW＠soc13%となりました。
これは最大値68.4kWの63%！　性能低下が著しい。

・運転感覚で表現すると、例えばアクセル全開加速では、出だしのトルク感は同じですが、より低い速度で最大放電電力に達するので、加速度の頭打ち速度が早まり、中間加速は物足りなくなるイメージです。
まぁ、普通に走行する分にはあまり違いには気づかないかもしれませんが。。

・放電電力制限値が低下してくると、アクセル開度が大きい場合、エンジンが始動します。
放電電力制限値が60kWを下回る条件でアクセル全開にするとエンジンが始動するイメージがありますが、閾値はまだ正確にはわかりません。

・しかし、電池温度低下時、低SOC条件で放電電力が制限されるのは理解できますが、なぜ満充電を含む高soc条件でも制限が必要なのか？必要性が理解できません。かなり電池を過保護に使っている？

・PHVが最大性能を発揮できるのは電池温度30℃以上の場合のようですので、外気温で言うと22℃～25℃以上の場合ということになります。

これからどんどん冷え込んでくると、どこまで性能低下するのでしょうか？？
観測を継続することとします。

冬期の電費悪化（EV航続距離低下）の要因はいろいろありますが、それらの内訳・寄与を試算しようと思います。

・試算条件は、春のベストコンディション条件として外気25℃・空調オフ条件、冬は暖房我慢条件として外気5℃・空調オフ条件と、そこそこ快適条件として外気5℃・最小限の暖房実施条件の3種類とします。
乗車2人、速度は街乗りとして平均30km/hとしました。タイヤはADVANdBV552。（その他のタイヤでも数値の傾向は類似と思います。）
まずは計算式ですが、以前紹介したエクセルツールで計算しました。



・転がり抵抗損失Prですが、先週、気温と転がり抵抗の関係のグラフを作ったので、これから読み取ります。
外気5℃では、25℃時の1.2倍となります。




・補機・空調消費Pauxですが、春のベストコンディション時は、基礎代謝のみで、220W（実測ベース）としました。
冬のそこそこ快適条件時は、運用実績から、600Wとしました。
基礎代謝220W+シートヒータ2席(強：120W)+ヒートポンプ微弱運転想定です。

・電池損失Plossbatですが、Plossbat＝Ibat＾2×Rdcで計算します。
直流内部抵抗Rdcは先日算出したグラフから読み取ります。外気25℃時0.11Ω、外気5℃時0.21Ωです。
電池電流Ibatですが、RMS値が必要なので実測しました。
HybridAssistantで街乗り走行時の電池電流瞬時値を計測し、2乗平均平方根でRMS値を算出。
測定結果は、平均速度29km/h、Ibat（RMS）＝32Aでしたので、この数値を使います。
電池損失は以下となりました。

外気25℃時：Plossbat＝Ibat＾2×Rdc＝32＾2×0.11＝113W
外気5℃時：Plossbat＝Ibat＾2×Rdc＝32＾2×0.21＝215W

（※温度は外気温です。電池温度ではありません。朝一起動時の電池温度は外気+5℃程度です。運転中は徐々に上昇しますがこれは計算には入っていません）

電池損失は、冬は春の2倍くらいになります。大きさ的にはシートヒータ（強）2席分くらい、損失が増えます。
この損失で電池が暖まって性能がでてくるので痛し痒しです。





・上記を使って各条件の損失分布を計算した結果が以下です。
左から、春のベストコンディション条件として外気25℃・空調オフ条件、冬は暖房我慢条件として外気5℃・空調オフ条件と、そこそこ快適条件として外気5℃・最小限の暖房実施条件の3種類です。





各要素の損失がどれだけ変動しているか、分析します。





冬の暖房我慢条件では、春と比べて、転がり抵抗損失1.2倍、電池損失1.9倍となり、電費・航続距離は春から16%悪化します。
冬のそこそこ快適条件では、暖房我慢時と比べて、暖房のため補機消費が2.7倍となり、電費・航続距離は春から28%悪化します。
EV/PHVは全体のエネルギー効率が良いので、暖房消費は意外に目立ちます。転がり抵抗損失も同じ構図です。

次に、春のベストコンディションを基準に、冬のそこそこ快適条件での要因別の損失増加分を算出し、全体増加分に占める寄与率を算出します。



寄与率の高いものから、以下となりました。

1位：暖房消費　52％
2位：タイヤ転がり悪化　30％
3位：電池損失　14％

やはり暖房は課題です。最も省エネと思われるシートヒータとヒートポンプの組み合わせでもこれですから、なかなか厳しいです。
タイヤの転がり抵抗損もやはり大きいです。ウエットグリップ性能を確保しようとすると、低温時の転がりは悪化するようで、悩ましいところ。
電池損失の寄与率ではさほどではありませんでした。

EV/PHVは冬に弱いといわれますが、確かに電池の損失増加はありますが、全体に占める割合は14％程度です。残り8割強は、EV/PHVのコアコンポーネント以外の影響です。冬に弱いというのは語弊がある気がします。
もとのエネルギー効率が良いので、これまでエンジン損失に埋もれていて目立たなかった暖房消費やタイヤの転がり抵抗損失の悪化の影響が大きく現れるということのようです。