自動車の電力システムの熱管理は、従来の燃料車の電力システムの熱管理と新エネルギー車の電力システムの熱管理に分けられます。現在、従来の燃料車の電力システムの熱管理は非常に成熟しています。従来の燃料車はエンジンで駆動されるため、エンジンの熱管理は従来の自動車の熱管理の焦点です。エンジンの熱管理には、主にエンジンの冷却システムが含まれます。高負荷運転時のエンジンの過熱を防ぐため、車内のシステム内の熱の30％以上をエンジン冷却回路から放出する必要があります。エンジンの冷却水は車内を暖めるために使用されます。
従来の燃料車の動力装置は、従来の燃料車のエンジンとトランスミッションで構成されていますが、新エネルギー車はバッテリー、モーター、電子制御装置で構成されています。両者の熱管理方法は大きな変化を遂げてきました。新エネルギー車の動力バッテリーの通常の動作温度範囲は25～40℃です。したがって、バッテリーの熱管理には、保温と放熱の両方が必要です。同時に、モーターの温度が高くなりすぎてはいけません。モーターの温度が高すぎると、モーターの寿命に影響を与えます。したがって、モーターも使用中に必要な放熱対策を講じる必要があります。以下は、バッテリーの熱管理システムと、モーターの電子制御装置などの部品の熱管理システムについて紹介します。
動力電池の熱管理システムは、主に冷却媒体の違いにより、空冷、液冷、相変化材料冷却、ヒートパイプ冷却に分類されます。それぞれの冷却方式の原理とシステム構造は大きく異なります。
1）動力バッテリーの空冷：バッテリーパックと外気は、空気の流れを通して対流熱交換を行います。空冷は一般的に自然冷却と強制冷却に分けられます。自然冷却は、自動車の走行中に外気によってバッテリーパックが冷却される方法です。強制空冷は、バッテリーパックにファンを設置して強制的に冷却する方法です。空冷の利点は、コストが低く、実用化が容易なことです。欠点は、放熱効率が低く、空間占有率が高く、騒音問題が深刻であることです。PTCエアヒーター)
2）パワーバッテリーの液冷：バッテリーパックの熱は液体の流れによって奪われます。液体の比熱容量は空気よりも大きいため、液冷は空冷よりも冷却効果が高く、冷却速度も空冷よりも速く、バッテリーパックの放熱後の温度分布は比較的均一です。そのため、液冷は商業的にも広く利用されています。PTCクーラントヒーター)
3）相変化材料の冷却：相変化材料（PhaseChangeMaterial、PCM）には、パラフィン、水和塩、脂肪酸などがあり、相変化が起こると大量の潜熱を吸収または放出しますが、材料自体の温度は変化しません。そのため、PCMは追加のエネルギー消費なしで大きな熱エネルギー貯蔵容量を持ち、携帯電話などの電子製品のバッテリー冷却に広く使用されています。ただし、自動車用パワーバッテリーへの応用はまだ研究段階です。相変化材料は熱伝導率が低いという問題があり、バッテリーと接触しているPCMの表面が溶けますが、他の部分は溶けないため、システムの熱伝達性能が低下し、大型のパワーバッテリーには適していません。これらの問題が解決されれば、PCM冷却は新エネルギー車の熱管理のための最も潜在的な開発ソリューションになるでしょう。
4) ヒートパイプ冷却：ヒートパイプは相変化熱伝達を利用したデバイスです。ヒートパイプは、飽和作動媒体/液体（水、エチレングリコール、アセトンなど）で満たされた密閉容器または密閉パイプです。ヒートパイプの片側は蒸発端、もう片側は凝縮端です。バッテリーパックの熱を吸収するだけでなく、バッテリーパック自体を加熱することもできます。現在、最も理想的なパワーバッテリーの熱管理システムですが、まだ研究段階にあります。
5）冷媒直冷：直冷は、R134a冷媒などの冷媒の蒸発・吸収原理を利用し、エアコンの蒸発器をバッテリーボックス内に設置することで、バッテリーボックスを急速に冷却する方法です。直冷システムは、高い冷却効率と大きな冷却能力を備えています。
投稿日時: 2024年4月29日
