燃料電池自動車のバッテリーの熱管理

燃料電池は依然として商用車が中心で、乗用車はトヨタ・ホンダ・ヒュンダイのみが製品を展開しているが、記事では乗用車を中心に扱っており、他の比較車種も乗用車であるため、ここではトヨタ・ミライを例に挙げる。

燃料電池の熱管理システムの特長は次の 3 つです。

燃料電池リアクターの放熱要件
反応器は水素と酸素の反応の場であり、電気を生成すると同時に熱を発生します。温度の上昇は原子炉の放出出力の増加に役立ちますが、熱を集めることができないため、熱を放散するために反応生成水と原子炉冷却材を一緒に流す必要があります。

また、リアクトルの温度を維持することで、出力電力を効果的に制御して、駆動システムに対するドライバーの動的ニーズを満たすことができます。リアクトルおよびモーターインバーターのパワーエレクトロニクスによって生成される熱は、冬季のコックピット暖房の熱の一部として使用できます。

原子炉のコールドスタートの問題
燃料電池リアクターは低温では直接電気を供給できないため、通常の動作モードに入る前に外部熱で暖める必要があります。

この時点で、上記の放熱回路を加熱回路に切り替える必要があり、ここでの切り替えには三方二方弁と同様の回路制御弁が必要になる場合があります。

暖房は外部から行うことができます電気PTCヒーター、バッテリーからの電気加熱電力を提供します。反応器自体が発熱し、反応で発生したエネルギーをより熱の形で反応器本体を暖める技術もあるようです。

ブースター冷却
この部分は、前述のハイブリッドカーパーティーと少し似ています。原子炉の電力需要を満たすために、反応酸素の量にも一定の需要があるため、吸気口を加圧して密度を高める必要があり、それによって密度が増加します。酸素の質量流量。このため、温度範囲が他のコンポーネントに比較的近いため、同じ冷却回路内で直列に接続できる昇圧後の冷却が行われます。

純粋な電気自動車
結局のところ、純粋な電気自動車は、今日の市場で最も人気のあるプレーヤーです。電気自動車の熱管理の研究開発は、すべての主要な自動車メーカーとサプライヤーで行われています。他の車種との主な違いは以下の3点です。

冬場の生息域に関する懸念
航続距離の大部分は、バッテリーのエネルギー密度、車両の電力消費量、風の抵抗など、熱管理以外の側面によるものですが、冬場はそれほど重要ではありません。

コックピット内の快適さと高電圧バッテリーのコールドスタートを満たすために、熱管理システムによって大量の電気エネルギーが消費され、冬季の航続距離の大幅な短縮がすでに標準となっています。

その主な理由は、純粋な電気自動車の駆動システムの発熱が、エンジン、バッテリー、および温度に敏感であるよりもはるかに大きいためです。

現在、ヒートポンプシステムなどの一般的なソリューション、コンプレッサーサイクルを通じて駆動システムの熱と環境熱をキャビンとバッテリーに提供するほか、ワイマール EX5 を使用するものもあります。ディーゼルヒーターディーゼル燃焼熱の一部を利用してバッテリーとキャビンを予熱します(PTCヒーター）、もう 1 つはバッテリー自己発熱技術です。これにより、バッテリーが少量のエネルギーで始動すると、各バッテリー ユニットが暖まり、それによって外部熱交換回路への依存が軽減されます。