低温条件下での電気自動車バッテリーの熱管理システムの最適化

電気自動車の市場シェアが拡大し続ける中、自動車メーカーは研究開発の焦点を徐々に電力バッテリーとインテリジェント制御に移しています。パワーバッテリーの化学的特性により、温度はパワーバッテリーの充放電性能と安全性に大きな影響を与えます。したがって、電気自動車の開発においては、バッテリーの熱管理システムの設計がより優先されます。既存の主流の電気自動車バッテリー熱管理システム構造に基づいて、テスラの8方向バルブヒートポンプシステム技術と組み合わせて、パワーバッテリーの動作原理と熱管理システムの長所と短所を分析します。低温時の車両の電力損失、短い航続距離、充電電力の低下などの問題があり、動力電池の熱管理システムの最適化スキームが提案されています。

従来のエネルギー源の持続不可能性と環境汚染の増大により、各国政府や自動車メーカーは新エネルギー車への転換を加速し、主に純粋な電気で駆動する電気自動車の開発促進に注力しています。電気自動車の市場シェアが拡大し続けるにつれて、パワーバッテリーとインテリジェント制御が電気自動車の技術開発トレンドになりつつあります。より良い解決策は見つかりませんでした。従来のガソリン車とは異なり、電気自動車は廃熱を利用してキャビンやバッテリーパックを加熱することができません。したがって、電気自動車では、すべての暖房活動は暖房とエネルギー源によって完了する必要があります。したがって、車両の残りのエネルギーの利用をどのように改善するかが、自動車の熱管理システムの電気的な主要な問題になります。

の電気自動車の熱管理システム熱の流れを管理することで車両のさまざまな部分の温度を調整します。主に車両のモーター、バッテリー、コックピットの温度制御が含まれます。バッテリーシステムとコックピットは寒さと熱の双方向の調整を考慮する必要がありますが、モーターシステムは放熱のみを考慮する必要があります。電気自動車の初期の熱管理システムのほとんどは空冷熱放散システムでした。このタイプの熱管理システムは、コックピットの温度調整をシステムの主な設計目標としており、モーターとバッテリーの温度制御はほとんど考慮されておらず、動作中に 3 つの電気システムの電力を無駄にしていました。モーターとバッテリーの出力が増大するにつれて、空冷放熱システムは車両の基本的な熱管理ニーズを満たすことができなくなり、熱管理システムは液冷の時代に入りました。液冷システムは放熱効率を向上させるだけでなく、バ​​ッテリーの絶縁システムも高めます。液冷システムはバルブ本体を制御することで熱の方向を積極的に制御できるだけでなく、車内のエネルギーを最大限に活用することができます。

バッテリーとコックピットの加熱は、主に温度係数 (PTC) サーミスター加熱、電熱フィルム加熱、ヒートポンプ加熱の 3 つの加熱方法に分けられます。電気自動車の動力バッテリーの化学的特性により、低温時の車両電力損失、航続距離の短縮、低温条件下での充電電力の低下などの問題が発生します。電気自動車がさまざまな極端な条件下で適切な動作条件を確実に達成できるようにするために、使用ニーズを満たすために、バッテリーの熱管理システムを改善し、低温条件に合わせて最適化する必要があります。

バッテリーの冷却方法

異なる熱伝達媒体に応じて、バッテリー熱管理システムは空気媒体熱管理システム、液体媒体熱管理システム、相変化材料熱管理システムの 3 つのタイプに分けることができ、空気媒体熱管理システムは自然媒体熱管理システムに分けることができます。冷却システムと空冷システム。冷却方式は2種類あります。

PTC サーミスタ加熱では、バッテリ パックの周囲に PTC サーミスタ加熱ユニットと絶縁コーティングを配置する必要があります。車両のバッテリー パックを加熱する必要がある場合、システムは PTC サーミスタに通電して熱を発生させ、ファンを通じて PTC に空気を送り込みます(PTCクーラントヒーター/PTCエアヒーター）。サーミスタ加熱フィンで加熱し、最終的に熱風を電池パック内に導き内部を循環させて電池を加熱します。