従来型自動車と比較した新エネルギー車の重要性は、主に以下の点に反映されています。第一に、新エネルギー車の熱暴走を防止することです。熱暴走の原因には、機械的・電気的要因（バッテリーの衝突押し出し、捻挫など）と電気化学的要因（バッテリーの過充電・過放電、急速充電、低温充電、自己発生による内部短絡など）があります。熱暴走は、動力バッテリーの発火や爆発を引き起こし、乗員の安全に脅威を与えます。第二に、動力バッテリーの最適動作温度は10～30℃です。バッテリーの正確な熱管理は、バッテリーの寿命を確保し、新エネルギー車のバッテリー寿命を延ばすことができます。第三に、燃料車と比較して、新エネルギー車はエアコンコンプレッサーという動力源を持たず、エンジンの廃熱を利用して車内を暖めることができず、電気エネルギーで駆動して温度を調節するしかありません。そのため、新エネルギー車自体の航続距離は大幅に短くなります。そのため、新エネルギー車の熱管理は、新エネルギー車の制約を解決する鍵となっています。
新エネルギー車の熱管理に対する需要は、従来の燃料車よりもはるかに高くなっています。自動車の熱管理とは、車両全体の熱と環境全体の熱を制御し、各コンポーネントを最適な温度範囲で動作させ、同時に車の安全性と運転快適性を確保することです。新エネルギー車の熱管理システムは、主にエアコンシステム、バッテリー熱管理システム（HVCH）、モーター電子制御アセンブリシステム。従来の自動車と比較して、新エネルギー車の熱管理には、バッテリーとモーターの電子制御熱管理モジュールが追加されています。従来の自動車の熱管理は、主にエンジンとギアボックスの冷却とエアコンシステムの熱管理が含まれます。燃料車は、エアコン冷媒を使用して車内を冷やし、エンジンからの廃熱で車内を暖め、液冷または空冷でエンジンとギアボックスを冷却します。従来の自動車と比較して、新エネルギー車の大きな変化は動力源です。新エネルギー車には熱を供給するエンジンがなく、エアコンの暖房はPTCまたはヒートポンプエアコンによって実現されます。新エネルギー車では、バッテリーとモーター電子制御システムの冷却要件が追加されているため、新エネルギー車の熱管理は従来の燃料車よりも複雑です。
新エネルギー車の熱管理の複雑さは、熱管理における車両1台あたりの価値の増大を促しています。熱管理システムにおける車両1台あたりの価値は、従来の自動車の2～3倍です。従来の自動車と比較して、新エネルギー車の価値増加は主にバッテリー液冷却、ヒートポンプエアコンなどによるものです。PTCクーラントヒーターなど
温度制御技術の主流は空冷に代わり液冷となり、直接冷却による技術革新が期待されている。
バッテリーの熱管理方法としては、空冷、液冷、相変化材料冷却、直接冷却の4つが一般的です。初期のモデルでは空冷技術が主流でしたが、均一な冷却効果が得られる液冷技術が徐々に主流になってきました。液冷技術はコストが高いため、ハイエンドモデルに搭載されることがほとんどで、将来的にはローエンドモデルにも浸透していくと予想されています。
空冷（PTCエアヒーター）は、空気を熱媒体として用い、排気ファンを通して空気がバッテリーの熱を直接奪う冷却方式です。空冷の場合、バッテリー間のヒートシンクとヒートシンク間の距離をできるだけ長くする必要があり、直列または並列のチャネルが採用されます。並列接続は均一な放熱を実現できるため、現在の空冷システムのほとんどは並列接続を採用しています。
液体冷却技術は、液体対流熱交換を利用してバッテリーの発熱を奪い、バッテリー温度を低下させます。液体媒体は熱伝達率が高く、熱容量が大きく、冷却速度が速いため、バッテリーパックの最高温度を下げ、温度場の一貫性を向上させる上で大きな効果があります。同時に、熱管理システムの容積も比較的小さくなります。熱暴走の前兆現象が発生した場合、液体冷却ソリューションは、大量の冷却媒体の流量を利用してバッテリーパックの放熱を強制し、バッテリーモジュール間の熱再分配を実現することで、熱暴走の持続的な悪化を迅速に抑制し、暴走のリスクを低減します。液体冷却システムの形態はより柔軟で、バッテリーセルまたはモジュールを液体に浸漬したり、バッテリーモジュール間に冷却チャネルを設置したり、バッテリー底部に冷却プレートを使用したりすることができます。液体冷却方式は、システムの気密性に対する高い要求を満たしています。相変化材料の冷却とは、物質の状態を変化させ、温度を変化させずに潜熱物質を供給し、物理的特性を変化させるプロセスを指します。このプロセスでは、大量の潜熱を吸収または放出することでバッテリーを冷却します。しかし、相変化材料が完全に相変化した後は、バッテリーの熱を効果的に除去することはできません。
直冷（冷媒直冷）方式は、冷媒（R134aなど）の蒸発潜熱の原理を利用して、車両またはバッテリーシステムに空調システムを確立し、空調システムの蒸発器をバッテリーシステムに設置し、蒸発器内の冷媒を蒸発させてバッテリーシステムの熱を迅速かつ効率的に奪い、バッテリーシステムの冷却を完了します。
投稿日時: 2024年6月25日
