新エネルギー車用動力リチウム電池の放熱方法

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リチウム電池パックモジュールは、主に電池と、自由に組み合わせた冷却・放熱モノマーで構成されています。両者は相互に補完し合う関係にあります。電池は新エネルギー車への電力供給を担い、冷却ユニットは運転中に電池から発生する熱を処理します。放熱方法によって、使用する放熱媒体も異なります。
バッテリー周辺の温度が高すぎる場合、これらの材料は熱伝導性シリコンガスケットを伝熱経路として利用し、冷却パイプにスムーズに進入し、単一のバッテリーに直接または間接的に接触することで熱を吸収します。この方法の主な利点は、バッテリーセルとの接触面積が広く、均一に熱を吸収できることです。

空冷方式もバッテリーを冷却する一般的な方法です。PTCエアヒーター）その名の通り、この方式は空気を冷却媒体として用いる。新エネルギー車の設計者は、バッテリーモジュールの横に冷却ファンを設置する。また、空気の流れを高めるために、バッテリーモジュールの横に通気口も設ける。空気対流の作用により、新エネルギー車のリチウムバッテリーは熱を素早く放散し、安定した温度を維持することができる。この方式の利点は、柔軟性が高く、自然対流と強制放熱のどちらでも放熱できることである。しかし、バッテリー容量が大きすぎる場合、空冷放熱方式の効果は期待できない。

箱型換気冷却は、空冷放熱方式をさらに改良したもので、バッテリーパックの最高温度を制御するだけでなく、最低温度も制御できるため、バッテリーの正常な動作を大幅に保証できます。しかし、この方式ではバッテリーパック内の温度均一性が損なわれ、放熱が不均一になりやすくなります。箱型換気冷却は、吸気口の風速を強め、バッテリーパックの最高温度を調整し、大きな温度差を抑制します。しかし、バッテリー上部の吸気口の隙間が小さいため、得られるガス流は放熱要件を満たさず、全体の流速が遅すぎます。このままでは、吸気口のバッテリー上部に蓄積された熱が放散しにくくなり、後段で上部をスリットしても、バッテリーパック間の温度差は設定範囲を超えてしまいます。

相変化材料冷却方式は、相変化材料がバッテリーの温度変化に応じて大量の熱を吸収できるため、最も高い技術レベルを誇ります。この方式の大きな利点は、消費電力が少なく、バッテリーの温度を合理的に制御できることです。液体冷却方式と比較して、相変化材料は腐食性がなく、媒体によるバッテリーへの汚染を軽減します。しかし、相変化材料の製造コストが高いため、すべての新エネルギー車両が冷却媒体として相変化材料を使用できるわけではありません。

応用面では、フィン対流冷却はバッテリーパックの最高温度と最大温度差を45℃～5℃の範囲で制御できます。ただし、バッテリーパック周囲の風速が設定値に達すると、フィンによる風速を介した冷却効果は弱くなり、バッテリーパックの温度差はほとんど変化しません。

ヒートパイプ冷却は、まだ正式には実用化されていない、新たに開発された放熱方法です。この方法では、ヒートパイプ内に作動媒体を設置し、バッテリーの温度が上昇すると、パイプ内の媒体を通して熱を奪います。

ほとんどの放熱方法には一定の限界があることが分かります。研究者がリチウム電池の放熱を効果的に行いたいのであれば、実際の状況に応じて適切な放熱装置を設置し、放熱効果を最大限に高め、リチウム電池の正常な動作を確保する必要があります。

✦新エネルギー車の冷却システムの故障に対する解決策

まず、新エネルギー車の耐用年数と性能は、リチウム電池の耐用年数と性能に正比例します。研究者は、リチウム電池の特性に応じて適切な熱管理を行うことができます。新エネルギー車の放熱システムはブランドやモデルによって大きく異なるため、熱管理システムを最適化する際には、新エネルギー車の放熱システムの効果を最大限に引き出すために、それぞれの性能特性に応じて適切な放熱方法を選択する必要があります。例えば、液体冷却方式を使用する場合（PTCクーラントヒーター）では、研究者はエチレングリコールを主な放熱媒体として使用することができます。しかし、液体冷却および放熱方法の欠点を解消し、エチレングリコールの漏洩によるバッテリーの汚染を防ぐために、研究者はリチウムバッテリーの保護材料として耐腐食性のシェル材料を使用する必要があります。さらに、エチレングリコールの漏洩の可能性を最小限に抑えるために、しっかりとした密閉も必要です。

第二に、新エネルギー車の航続距離は延び、リチウム電池の容量と出力も大幅に向上し、発生する熱もますます大きくなっています。従来の放熱方法をそのまま使い続けると、放熱効果は大幅に低下します。そのため、研究者は時代の変化に対応し、常に新技術を開発し、新材料を選択して冷却システムの性能を向上させる必要があります。さらに、研究者は様々な放熱方法を組み合わせることで放熱システムの利点を拡大し、リチウム電池周辺の温度を適切な範囲に制御することで、新エネルギー車に無尽蔵の電力を提供することができます。例えば、液体放熱方法の選択を基盤として、空冷と放熱方法を組み合わせることができます。このように、2つまたは3つの方法が互いの欠点を補い合い、新エネルギー車の放熱性能を効果的に向上させることができます。
最後に、運転者は新エネルギー車を運転する際に、日常のメンテナンスをしっかりと行う必要があります。運転前には、車両の走行状態を確認し、安全上の不具合がないか確認する必要があります。この点検方法は、交通事故のリスクを軽減し、運転の安全を確保するのに役立ちます。長期間運転した後は、新エネルギー車の運転中に発生する安全事故を回避するために、定期的に車両を点検し、電気駆動制御システムと放熱システムに潜在的な問題がないか確認する必要があります。また、新エネルギー車を購入する前に、運転者は新エネルギー車のリチウム電池駆動システムと放熱システムの構造をよく調査し、良好な放熱システムを備えた車両を選ぶように努めるべきです。なぜなら、このタイプの車両は耐用年数が長く、車両性能が優れているからです。同時に、運転者は突然のシステム故障に対処し、時間的損失を減らすために、一定のメンテナンス知識も理解しておく必要があります。