現在、地球規模の汚染は日々増加しています。従来の燃料車からの排気ガスは、大気汚染を悪化させ、地球規模の温室効果ガス排出量を増加させています。エネルギーの節約と排出削減は、国際社会にとって重要な懸念事項となっています。HVCH新エネルギー車は、高効率でクリーンかつ無公害な電気エネルギーを使用するため、自動車市場で比較的高いシェアを占めています。純電気自動車の主要な動力源として、リチウムイオン電池は、高い比エネルギーと長い寿命のため広く使用されています。
リチウムイオン電池は、動作時および放電時に大量の熱を発生します。この熱は、リチウムイオン電池の動作性能と寿命に深刻な影響を与えます。リチウムイオン電池の動作温度は0～50℃で、最適な動作温度は20～40℃です。電池パックの温度が50℃を超えると、電池の寿命に直接影響を及ぼし、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および放熱技術を概説する。空冷、液冷、相変化冷却に注目し、現在の電池冷却技術の進歩と技術開発上の課題を整理し、電池の熱管理に関する今後の研究課題を提案する。
空冷
空冷とは、バッテリーを動作環境に保ち、空気を通して熱を交換することであり、主に強制空冷（PTCエアヒーター）と自然風。空冷の利点は、低コスト、幅広い適応性、および高い安全性です。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、つまり温度均一性が低い傾向があります。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により、システムの冷却効率を向上させます。
液体冷却
ランナーの数と流速が冷却効果に及ぼす影響
液体冷却（PTC冷却ヒーター) は、その優れた放熱性能とバッテリーの温度均一性を維持する能力から、自動車用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、液冷は熱伝達性能が優れています。液冷は、バッテリーの周囲のチャネルに冷却媒体を流すか、バッテリーを冷却媒体に浸して熱を奪うことで放熱を実現します。液冷は、冷却効率とエネルギー消費の面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、液冷技術は、Audi A3 や Tesla Model S などの市場で使用されています。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、冷却媒体、流量、出口での圧力損失の影響などが含まれます。ランナーの数とランナーの長さ対直径比を変数として、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 2 C の放電率でのシステムの冷却能力に与える影響を研究しました。高さ比が増加すると、リチウムイオン電池パックの最高温度は低下するが、ランナーの数はある程度増加し、電池の温度低下も小さくなる。
投稿日時：2023年4月7日
