熱管理技術の簡単な分析
新エネルギー車用電源バッテリー
車両の熱管理コンポーネント
新エネルギー車の冷却システムは一般に、バッテリー冷却循環システム、モーター電子制御冷却循環システム、エアコン温風循環システムの3つの部分で構成されます。 PHEVモデルにはエンジン冷却循環システムも搭載。 バッテリー循環システムは主にバッテリーを加熱または冷却し、モーター循環システムは主に駆動モーターおよびCIDD（駆動モーターコントローラー）を冷却し、エアコンヒーターシステムは主に車室内を加熱または冷却します。 関与する主な機能コンポーネントには、電子ウォーター ポンプ、三方ソレノイド バルブ、二方ソレノイド バルブ、PTC、熱交換器、気液分離器、ラジエーター、膨張ケトル、冷却パイプライン、およびさまざまな固定ブラケットが含まれます。 電子ウォーターポンプが動力源として使用され、冷却水が媒体であり、ソレノイドバルブが流れの方向を制御することで、冷却媒体はパイプラインに沿ってラジエーターと冷却された本体を通って流れ、それによって熱交換によって放散および冷却されます。機能部品の動作温度が常に理想的な動作範囲内に維持され、性能が最大化されます。 純粋な電気自動車かハイブリッド自動車かに関係なく、バッテリーの熱管理ループは他のシステムから独立しています。 主な理由は、バッテリー パックの通常の動作温度範囲が他のシステムとは大きく異なるためです。 バッテリーパックの動作温度は一般に35度を超えることは許されませんが、駆動モーターは多くの場合約55度で動作し、エンジンの動作温度範囲は約95度であるため、各回路は独立して動作する必要があります。
従来の自動車の熱管理との違い
従来の自動車の熱管理は単一であり、複雑な制御システムやコンポーネント システムは必要ありません。 その目標は、エンジン温度が常に乗客にとって理想的な範囲内で機能するようにすることだけです。
乗務員室に必要な熱を供給するために、追加の電力を消費することなく、エンジンによって生成される廃熱が使用されます。 新エネルギー車と従来の車ではシステム構造に大きな違いがあります。 車両全体へのシステムコンポーネントの配置と設置の要件も増加し、キャビンのスペース要件も大きくなっています。 新エネルギー車にはさまざまな種類があり、それぞれに特徴があります。 異なる特性。 純粋な電気自動車の場合、冷却水を循環させるための動力源としてエンジンはなく、エンジンからの廃熱も利用されません。 ハイブリッド車の場合、その特殊な制御戦略により、エンジンが作動していないときは冷却剤を循環させるための動力を供給することができず、車室内に必要な熱源をリアルタイムで供給することもできません。 したがって、構造的に、新エネルギー車の熱管理システムは、冷却剤の循環に電力を供給する独立した電子ウォーターポンプを備えて設計されています。 温風は通常電気加熱を使用します。 独立した電気加熱 PTC が冷却水を加熱するように設計されています。 現在主流となっている車内の温水タンクに循環させて車室内に熱を供給する方式。 また、蒸発箱を通過した空気を直接加熱し、その熱をファンを通して車内に吹き込む方法もあります。 この方法は車の安全に関係しますが、現在はほとんど使用されていません。
バッテリー熱管理システムの種類
バッテリーの熱管理方法が異なれば、部品番号、構造、レイアウトも異なります。 車両開発コスト、車両重量、レイアウトスペースの要件に基づいて、さまざまなタイプの熱管理システムが選択されます。 主なテクニカルルートは以下の5種類
直冷式
バッテリー直接冷却技術と呼ばれるこの直接冷却システムは、バッテリー内部に冷凍蒸発器を内蔵しており、パイプラインを介して空調システムに接続されています。 バッテリーを冷却する必要がある場合は、コンプレッサーを使用して圧縮された冷媒をバッテリー内の蒸発器に送り、バッテリーを取り出します。 内部の熱により冷却効果が得られます。 このシステムには、コンパクトな構造、優れた冷却効果、部品点数が少ない（入口と出口の冷却パイプラインが 1 つだけ必要）、軽量という利点があります。 ただし、このシステムの欠点は、氷点下の低温条件下ではバッテリーを加熱できないこと、冷凍プロセス中に生成される凝縮水が保護されないこと、冷媒の温度均一性の制御が難しいことです。 冷凍装置は寿命が短く信頼性が低く、冷媒漏洩が頻繁に発生します。 液漏れ、冷凍能力不足などの故障。 これは、比較的成熟度の低い最新のバッテリー冷却テクノロジーです。 BYDやTeslaなどの市販量産モデルに採用されている。 今後の主要なテクニカルルートです。
ラジエター水冷式
ラジエーター冷却回路は、不凍液を媒体としたラジエーター、電動ウォーターポンプ、ヒーターなどから構成される独立した回路です。 不凍液はラジエーターから出て、ヒーターを通ってバッテリーに至り、最後にラジエーターに戻ります。 このサイクルによりバッテリーが冷却および加熱されます。 このシステムは、構造が簡単で低コストであり、年間を通じて低温環境でも省エネであるという利点があります。 しかし、このシステムは放熱効率が低く、夏場の高温環境では水温が高くなるため、高温環境での使用条件には対応できません。
直冷水冷式
このシステムは直接冷却と水冷を統合しており、バッテリークーラーチラー（熱交換器とも呼ばれます）を介して空調システムと水冷システムを橋渡しします。 このシステムは、最初の 2 つの冷却方法の欠点を回避しており、現在最も一般的に使用されているバッテリー熱管理システムの 1 つです。 このシステムには、最初の 2 つよりも多くのコンポーネントが含まれています。 このシステムはより複雑であり、コンポーネントの配置のために比較的大きなスペースを必要とします。 コンプレッサーは作動時に大きな負荷がかかるため、車両全体のエネルギーを多く消費し、経済的ではありません。 さらに、空調システムの一部が故障すると、バッテリーの冷却ニーズを最大限に満たすことができなくなります。
水冷ハイブリッドタイプ
このシステムは直冷水冷システムをベースにラジエター水冷システムを追加したものです。 2 つは並列回路に配置されます。 ソレノイドバルブを制御することにより、異なる条件下で異なる回路を使用してバッテリーを冷却します。 低温環境ではラジエター水冷システムのみが作動します。 高温環境では直冷水冷方式に切り替えて作業してください。 過酷な作業条件下でも、2 つのシステムが同時に動作し、バッテリーも最大の冷却能力を得ることができ、基本的にすべての使用環境をカバーできます。 この冷却システムは非常に複雑で、コストが高く、広い車両レイアウト スペースを必要とし、システム制御戦略が複雑で、安定性と信頼性に課題をもたらします。 このシステムは市販されているほとんどのハイブリッドPHEVモデルにも採用されており、成熟した技術を備えています。
空冷式
車室内冷却装置の冷気をダクトを通じてバッテリーに直接導き、その冷気を利用してバッテリーを空冷するシステムです。 このシステムの利点は、シンプルな構造、制御可能な冷気温度、およびシステムコストの低さです。 ただし、直接冷却システムには欠点もあります。 加熱機能がないため、バッテリー表面に発生した結露水が乾きにくく、バッテリー内部の腐食や汚染の恐れがあります。 このタイプの熱管理方法は通常推奨されません
