新エネルギー車の熱管理技術の高度化の方向性

バッテリーの熱管理

バッテリーの動作プロセス中、温度はその性能に大きな影響を与えます。温度が低すぎると、バッテリーの容量と電力が急激に低下し、さらにはバッテリーのショートを引き起こす可能性があります。温度が高すぎるとバッテリーの分解、腐食、発火、さらには爆発を引き起こす可能性があるため、バッテリーの熱管理の重要性がますます高まっています。パワーバッテリーの動作温度は、パフォーマンス、安全性、バッテリー寿命を決定する重要な要素です。性能の観点から見ると、温度が低すぎるとバッテリーの活動が低下し、充放電性能が低下し、バッテリー容量が急激に低下します。比較の結果、温度が 10℃に低下すると、バッテリーの放電容量は常温時の 93% になることがわかりました。しかし、温度が-20℃に低下すると、バッテリーの放電容量は常温時の43％にとどまりました。

Li Junqiu らの研究では、安全性の観点から、温度が高すぎるとバッテリーの副反応が加速すると述べています。温度が60℃近くになると、バッテリーの内部材料・活物質が分解し「熱暴走」が起こり、温度が急激に上昇し、最大400～1000℃にもなり、事故につながります。火災と爆発。温度が低すぎる場合は、バッテリーの充電速度を低い充電速度に維持する必要があります。そうしないと、バッテリーがリチウムを分解し、内部短絡が発生して発火する可能性があります。

バッテリー寿命の観点から見ると、バッテリー寿命に対する温度の影響は無視できません。低温で充電しやすいバッテリー内のリチウムの析出は、バッテリーのサイクル寿命を数十倍に急速に低下させ、高温はバッテリーのカレンダー寿命とサイクル寿命に大きな影響を与えます。研究の結果、温度が23℃の場合、残存容量が80％のバッテリーのカレンダー寿命は約6238日ですが、温度が35℃に上昇するとカレンダー寿命は約1790日、温度が55℃に達するとカレンダー寿命は約1790日になることがわかりました。 ℃、暦寿命は約6238日です。たったの272日。

現在、コストと技術的な制約により、バッテリーの熱管理(BTMS）は、導電性媒体の使用に関して統一されておらず、空冷（アクティブおよびパッシブ）、液体冷却および相変化材料（PCM）という 3 つの主要な技術パスに分けることができます。空冷は比較的簡単で液漏れの心配がなく経済的です。LFP電池の初期開発や小型車分野に最適です。液冷は空冷よりも効果が高く、コストも高くなります。空気と比較して、液体冷却媒体は比熱容量が大きく、熱伝達率が高いという特徴があり、空冷効率が低いという技術的欠陥を効果的に補います。現在の乗用車の最適化の主流となっております。プラン。Zhang Fubin氏は研究の中で、液体冷却の利点は熱放散が速いことであり、バッテリーパックの温度を均一に保つことができ、発熱量の多いバッテリーパックに適していると指摘した。欠点は、高コスト、厳格な梱包要件、液体漏れのリスク、複雑な構造です。相変化材料には、熱交換効率とコストの両方の利点があり、メンテナンスコストが低くなります。現在の技術はまだ実験室段階にあります。相変化材料の熱管理技術はまだ完全には成熟しておらず、将来の電池の熱管理の最も潜在的な開発方向です。

全体として、液体冷却は現在の主流の技術ルートであり、主な理由は次のとおりです。

(1) 一方で、現在主流の高ニッケル三元電池はリン酸鉄リチウム電池に比べて熱安定性が悪く、熱暴走温度（分解温度、リン酸鉄リチウムは750℃、リチウム三元電池は300℃）が低い。 、そしてより高い熱生成。一方、BYDのブレードバッテリーや寧徳時代のCTPなどの新しいリン酸鉄リチウム応用技術はモジュールを不要にし、スペース利用率とエネルギー密度を向上させ、空冷技術から液冷技術へのバッテリーの熱管理をさらに促進します。

(2) 補助金削減の指導や航続距離に対する消費者の不安の影響を受け、電気自動車の航続距離は伸び続け、電池のエネルギー密度に対する要求もますます高くなっている。より高い熱伝達効率を備えた液体冷却技術の需要が高まっています。

(3) モデルは、十分なコスト予算を備え、快適性の追求、低コンポーネントの耐障害性、高性能を備えた中級から高級モデルの方向に開発されており、液冷ソリューションはより要件に適合しています。

従来の自動車か新エネルギー自動車かに関係なく、快適性に対する消費者の要求はますます高まっており、コックピットの熱管理技術は特に重要になっています。冷凍方法としては、通常の冷凍用コンプレッサーの代わりに電動コンプレッサーが使用され、エアコンの冷却システムにはバッテリーが接続されるのが一般的です。従来車は斜板式が主流ですが、新エネルギー車はボルテックス式が主流です。この方式は高効率、軽量、低騒音であり、電気駆動エネルギーとの親和性が高い。また、構造が簡単で動作が安定しており、斜板式に比べて体積効率が60％向上します。％について。加熱方式としてはPTC加熱(PTCエアヒーター/PTCクーラントヒーター）が必要であり、電気自動車にはゼロコストの熱源（内燃エンジンの冷却液など）がありません。