熱管理の本質は、空調の仕組みである「熱の流れと交換」にある。
新エネルギー車の熱管理は、家庭用エアコンの動作原理と一致しています。どちらも「逆カルノーサイクル」の原理を使用して、コンプレッサーの動作によって冷媒の形状を変化させ、それによって空気と冷媒の間で熱を交換して冷却と加熱を実現します。熱管理の本質は「熱の流れと交換」です。新エネルギー車の熱管理は、家庭用エアコンの動作原理と一致しています。どちらも「逆カルノーサイクル」の原理を使用して、コンプレッサーの動作によって冷媒の形状を変化させ、それによって空気と冷媒の間で熱を交換して冷却と加熱を実現します。主に次の3つの回路に分けられます。1) モーター回路：主に放熱用。2) バッテリー回路：高温調整が必要で、加熱と冷却の両方が必要。3) コックピット回路：加熱と冷却の両方が必要（エアコンの冷却と加熱に対応）。その動作方法は、各回路のコンポーネントが適切な動作温度に達するようにすることだと簡単に理解できます。アップグレードの方向性は、3つの回路を直列および並列に接続して、冷熱の相互利用を実現することです。たとえば、自動車のエアコンは発生した冷熱を車内に伝達しますが、これは熱管理のための「空調回路」です。アップグレードの方向性の例として、空調回路とバッテリー回路を直列/並列に接続した後、空調回路がバッテリー回路に冷熱を供給することは、効率的な「熱管理ソリューション」（バッテリー回路部品の節約/エネルギー効率の良い使用）です。熱管理の本質は、熱の流れを管理して、熱が必要な場所に流れるようにすることであり、最適な熱管理は、熱の流れと交換を実現する「省エネかつ効率的」なものです。
このプロセスを実現する技術は、エアコンの冷凍機から来ています。エアコンの冷凍機の冷却・加熱は、「逆カルノーサイクル」の原理によって行われます。簡単に言うと、冷媒は圧縮機で圧縮されて加熱され、加熱された冷媒は凝縮器を通過して外部環境に熱を放出します。この過程で、発熱した冷媒は常温に戻り、蒸発器に入って膨張し、さらに温度を下げ、圧縮機に戻って次のサイクルを開始し、空気との熱交換を実現します。このプロセスにおいて、膨張弁と圧縮機は最も重要な部品です。自動車の熱管理は、この原理に基づいて、エアコン回路から他の回路へ熱や冷気を交換させることで車両の熱管理を実現します。
初期の新エネルギー車は、独立した熱管理回路を備えており、効率が低かった。初期の熱管理システムの3つの回路（エアコン、バッテリー、モーター）は独立して動作しており、エアコン回路はコックピットの冷暖房のみを担当し、バッテリー回路はバッテリーの温度制御のみを担当し、モーター回路はモーターの冷却のみを担当していた。この独立モデルは、コンポーネント間の相互独立性やエネルギー利用効率の低さといった問題を引き起こした。新エネルギー車における最も直接的な影響は、複雑な熱管理回路、バッテリー寿命の短さ、車体重量の増加といった問題である。したがって、熱管理の開発の方向性は、バッテリー、モーター、エアコンの3つの回路を可能な限り連携させ、部品とエネルギーの相互運用性を最大限に実現することで、部品の小型化、軽量化、バッテリー寿命の延長を実現することである。
2. 熱管理の開発は、構成要素の統合とエネルギー効率の高い利用のプロセスである。
新エネルギー車の3世代における熱管理の開発経緯を振り返ると、多方向弁は熱管理のアップグレードに不可欠な部品であることがわかる。
熱管理の開発は、コンポーネントの統合とエネルギー利用効率の向上というプロセスです。上記の簡単な比較から、現在の最先端システムと比較して、初期の熱管理システムは主に回路間のシナジーがより強く、コンポーネントの共有とエネルギーの相互利用を実現していることがわかります。投資家の視点から熱管理の開発を見てみると、すべてのコンポーネントの動作原理を理解する必要はありませんが、各回路の動作方法と熱管理回路の進化の歴史を明確に理解することで、熱管理回路の将来の開発方向と、それに伴うコンポーネントの価値の変化をより明確に予測することができます。そこで、以下では熱管理システムの進化の歴史を簡単に振り返り、将来の投資機会を共に発見していきましょう。
新エネルギー車の熱管理は通常、3つの回路で構成されます。1) 空調回路：機能回路は熱管理において最も重要な回路でもあります。主な機能は、キャビンの温度を調整し、並列の他の回路と連携することです。通常、PTC(PTC冷却ヒーター/PTCエアヒーター1) バッテリー回路: バッテリーの動作温度を制御し、バッテリーが常に最適な動作温度を維持するようにするため、この回路は状況に応じて加熱と冷却を同時に必要とします。 2) モーター回路: モーターは動作時に熱を発生し、動作温度範囲が広いため、この回路は冷却のみを必要とします。 テスラの主要モデルであるモデルSからモデルYまでの熱管理の変化を比較することで、システム統合と効率の進化を観察します。 全体として、第1世代の熱管理システム: バッテリーは空冷または液冷、エアコンはPTCで加熱、電気駆動システムは液冷です。 3つの回路は基本的に並列に維持され、互いに独立して動作します。 第2世代の熱管理システム: バッテリー液冷、PTC加熱、モーター電気制御液冷、電気モーター廃熱利用、システム間の直列接続の深化、コンポーネントの統合。第三世代の熱管理システム：ヒートポンプ空調暖房、モーターストール暖房技術の応用が深まり、システムが直列に接続され、回路が複雑化してさらに高度に統合されています。新エネルギー車の熱管理開発の本質は、空調技術の熱の流れと交換に基づいて、1) 熱損傷を回避すること、2) エネルギー効率を向上させること、3) 部品を再利用して体積と重量を削減することであると私たちは考えています。
投稿日時：2023年5月12日
