電気自動車における熱管理技術

1. まず、熱管理システムとは何か、そして優れた熱管理システムとは何かを説明しましょう。

ユーザーの視点から見ると、電気自動車時代の熱管理システムの主な役割は、車内と車外の2つに分けられます。車内とは、シートやステアリングホイールのヒーター、エアコンの事前オンなどによって、冬は車内の温度を暖かく、夏は涼しく保つことです。車内の温度を素早く調整する過程で、指定された温度に達するまでの時間、消費エネルギー量、そしてそのバランスが重要になります。車外では、バッテリーが動作に適した温度にあることを確認する必要があります。温度が高すぎると熱暴走や火災の原因となり、低すぎるとエネルギー放出が阻害され、実際の使用においてバッテリー寿命が大幅に低下するという影響があります。

冬期には熱管理がより重要になります。バッテリー設計では熱暴走の防止が十分に考慮されていますが、冬期には、バッテリーを最適な動作温度に保つために消費エネルギーをいかに少なくするかが熱管理の焦点となります。

電気自動車の熱管理システムは、燃料車の空調システムだけではなく、その基礎の上にさらに詳細な改良を重ねる必要があり、電気・電子アーキテクチャ、パワートレイン、ブレーキシステムなどと連携・最適化する必要があるため、多くの方法と精緻さが求められることがわかる。

2. 熱管理の実施方法
従来の方法：PTC加熱

従来の設計では、乗員室とバッテリーに熱源を供給するために、電気自動車には追加の熱源部品としてPTCが搭載されます。PTCとは正温度係数サーミスタのことで、この部品の抵抗値と温度は正の相関関係にあります。つまり、周囲温度が低下すると、PTCの抵抗値も低下します。このように、一定電圧で電流を流すと、抵抗値が小さくなり電流が増加するため、発熱量も増加し、加熱効果が得られます。

PTC加熱には2つのオプションがあります。水加熱（PTC冷却ヒーター）と空気加熱（PTCエアヒーター両者の違いは、加熱媒体が異なる点です。配管式暖房はPTCを使用して冷却液を加熱し、その後ラジエーターと熱交換を行います。一方、空気暖房は冷たい空気を使用してPTCと直接熱交換を行い、最終的に温風を吹き出します。