現在、地球規模の汚染は日々深刻化しています。従来の燃料車からの排気ガスは大気汚染を悪化させ、地球温室効果ガスの排出量を増加させています。省エネルギーと排出量削減は、国際社会にとって重要な課題となっています。HVCH新エネルギー車は、高効率でクリーンかつ無公害の電気エネルギーを動力源とするため、自動車市場において比較的高いシェアを占めています。純電気自動車の主力電源として、高い比エネルギーと長寿命を誇るリチウムイオン電池が広く使用されています。
リチウムイオンは動作および放電の過程で大量の熱を発生し、この熱はリチウムイオン電池の動作性能と寿命に重大な影響を及ぼします。リチウム電池の動作温度は0～50℃で、最適な動作温度は20～40℃です。50℃を超えると電池パックの熱蓄積は電池寿命に直接影響し、電池温度が80℃を超えると電池パックが爆発する可能性があります。
本稿では、電池の熱管理に焦点を当て、国内外の様々な放熱方法と技術を統合し、動作状態におけるリチウムイオン電池の冷却・放熱技術を概説する。空冷、液冷、相変化冷却に焦点を当て、現在の電池冷却技術の進歩と技術開発の課題を整理し、電池の熱管理に関する今後の研究課題を提案する。
空冷
空冷は、バッテリーを作業環境に保ち、空気を介して熱を交換することであり、主に強制空冷が含まれます（PTCエアヒーター）と自然風を利用する冷却システムです。空冷の利点は、低コスト、幅広い適応性、高い安全性です。しかし、リチウムイオン電池パックの場合、空冷は熱伝達効率が低く、電池パックの温度分布が不均一になりやすく、温度均一性が低下します。空冷は比熱容量が低いため一定の制限があり、同時に他の冷却方法を備える必要があります。空冷の冷却効果は、主に電池の配置と、空気流路と電池の接触面積に関係しています。並列空冷式電池熱管理システム構造は、並列空冷システム内の電池パックの電池間隔分布を変更することで、システムの冷却効率を向上させます。
液体冷却
ランナー数と流速が冷却効果に与える影響
液体冷却（PTCクーラントヒーター）は、放熱性能が優れ、バッテリーの温度均一性を維持できるため、自動車バッテリーの放熱に広く使用されています。 空冷と比較して、液冷は優れた伝熱性能を備えています。 液冷は、バッテリー周囲のチャネルに冷媒を流すか、バッテリーを冷媒に浸して熱を奪うことにより、放熱を実現します。 液冷は、冷却効率とエネルギー消費の点で多くの利点があり、バッテリーの熱管理の主流となっています。 現在、市場ではAudi A3やTesla Model Sなどに液冷技術が採用されています。 液冷の効果に影響を与える要因は多く、液冷チューブの形状、材質、冷媒、流速、出口での圧力降下などの影響が含まれます。 ランナーの数とランナーの長さと直径の比を変数として、ランナー入口の配置を変更することにより、これらの構造パラメータが吐出量2 Cでのシステムの冷却能力に与える影響を調べました。高さ比率が大きくなると、リチウムイオン電池パックの最高温度は下がりますが、ある程度ランナー数が増えるため、電池の温度低下も小さくなります。
投稿日時: 2023年4月7日
