新エネルギー車が従来型車両に比べて重要な点は、主に以下の点に表れています。第一に、新エネルギー車の熱暴走を防ぐことです。熱暴走の原因には、機械的・電気的な原因（バッテリーの衝突による押し出し、穴あけなど）と電気化学的な原因（バッテリーの過充電・過放電、急速充電、低温充電、自己誘発性の内部短絡など）があります。熱暴走は、パワーバッテリーの発火や爆発を引き起こし、乗客の安全を脅かします。第二に、パワーバッテリーの最適な動作温度は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、新エネルギー車にはエアコンコンプレッサーの動力源がなく、エンジンの廃熱を利用して車内を暖めることができないため、電気エネルギーを駆動して熱を調整するしかなく、新エネルギー車自体の航続距離が大幅に短くなります。したがって、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ための鍵となっている。
新エネルギー車の熱管理に対する需要は、従来の燃料車に対する需要よりも大幅に高い。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の快適性を確保することである。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電子制御の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で構成されます。燃料車は、エアコンの冷媒を使用してキャビンを冷却し、エンジンからの廃熱でキャビンを加熱し、液体冷却または空冷でエンジンとギアボックスを冷却します。従来の車両と比較して、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。新エネルギー車には、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により、熱管理における車両1台あたりの価値が上昇しています。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すると、新エネルギー車の価値上昇は主にバッテリー液冷、ヒートポンプ式エアコン、PTC冷却ヒーターなど
液冷は空気冷却に代わって主流の温度制御技術となり、直接冷却は技術的なブレークスルーを達成すると期待されている。
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種類が一般的です。初期のモデルでは空冷技術が主流でしたが、液冷技術は均一な冷却が可能であるため、徐々に主流になってきました。しかし、コストが高いため、液冷技術は主にハイエンドモデルに搭載されており、将来的にはローエンドモデルにも普及していくと予想されます。
空冷（PTCエアヒーター空冷は、空気を熱伝達媒体として使用し、排気ファンを通して空気がバッテリーの熱を直接運び去る冷却方法です。空冷では、ヒートシンク間およびバッテリー間の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を使用できます。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。
液冷技術は、液体対流熱交換を利用してバッテリーから発生する熱を除去し、バッテリー温度を下げます。液体媒体は高い熱伝達係数、大きな熱容量、そして速い冷却速度を備えているため、バッテリーパックの最高温度を下げ、温度分布の均一性を向上させる上で大きな効果を発揮します。同時に、熱管理システムの容積も比較的小さくなります。熱暴走の前兆が発生した場合、液冷ソリューションは大量の冷却媒体の流れを利用してバッテリーパックから熱を強制的に放散させ、バッテリーモジュール間の熱再分配を実現することで、熱暴走の継続的な悪化を迅速に抑制し、暴走のリスクを低減できます。液冷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することも、バッテリーモジュール間に冷却チャネルを設けることも、バッテリー底部に冷却プレートを使用することも可能です。液冷方式は、システムの気密性に対して高い要求があります。相変化材料冷却とは、物質の状態変化によって潜熱を発生させ、温度変化や物理的性質の変化を伴わずに冷却す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、相変化材料の相変化が完全に完了すると、バッテリーの熱を効果的に除去できなくなります。
直接冷却（冷媒直接冷却）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構築し、エアコン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除去することで、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
