新エネルギー車の熱管理システム
自動車の作業・運転中は、動力部品や制御システムなどが常に動作し続けているため、車両システム全体の動作時のエネルギー変換や機械摩擦などが形となって表現されます。完全かつ効率的な車両熱管理システムは、車両から発生する熱を管理する必要があります。 このシステムは、車両の熱と周囲の熱を調整および制御して、車両の各コンポーネントを最適な温度範囲内で動作させることができます。 これにより、車両に安全で快適な操作環境が提供されます。
自動車がまだ従来の燃料の時代にあったとき、走行中の自動車の主な熱源はエンジンとそのシステムでした。 したがって、エンジンやシステムからの熱をどのように放散し、熱エネルギーのこの部分を有効に利用するかが、従来の自動車の熱管理システムの研究課題となってきました。 主題。 しかし、車両の電動化の時代では、車両の熱源は従来のエンジンから、動力バッテリー、駆動モーター、関連する電子制御システムなどのコンポーネントに変わりました。 現在主流の液体リチウム電池は新エネルギー車の主なエネルギー源であり、エネルギーが高く熱暴走のリスクがあるため、動力電池を熱暴走のリスクを軽減しながら最適な温度範囲で確実に動作させるにはどうすればよいか。同時に、合理的な熱管理を通じて耐用年数と車両の快適性を向上させ、車両の航続距離を延ばすこともできます。これは、新しい自動車時代の車両の熱管理の研究方向となっています。
自動車の熱管理システム
自動車の熱管理は、車両全体の観点に基づいており、車両のエンジン (従来型またはハイブリッド)、エアコン、パワーバッテリー、モーター、その他の関連コンポーネントやサブシステムのマッチング、最適化、制御を調整し、問題を効果的に解決します。車両全体の熱の問題。 関連する問題により、各機能モジュールを最適な温度範囲に保つことができ、車両の経済性、パワー、安全性が向上します。 従来の燃料自動車と新エネルギー車の間には、動力源、動作モードなどの点でいくつかの違いがあるため、車両の熱管理システムも異なります。
従来の燃料自動車の熱管理
車両スペース領域の分割に従って、従来の燃料自動車の熱管理は、電力システムの熱管理と客室空調の熱管理の 2 つの部分に分けることができます。
パワートレインの熱管理
主にエンジンとトランスミッションで構成されます。 エンジンの熱管理は、従来の自動車の熱管理の焦点です。 エンジン運転時に発生する熱を空冷または水冷方式のエンジン冷却システムを通じて放熱し、高負荷運転時のエンジンの過熱や故障を防ぎます。
キャビン空調システムの温度管理
キャビンに暖房が必要な場合、エンジンの動作によって発生する廃熱を利用して、熱管理システムを通じて低温でのキャビンの熱サイクルを管理します。 高温・高温の環境下では、空調用冷媒の冷却により客室の冷却機能を発揮し、乗客に快適な環境を提供します。
新エネルギー車の熱管理
車両空間領域の区分によると、新エネルギー車の熱管理は主に電力システムの熱管理、客室空調の熱管理、駆動制御の熱管理の 3 つの部分で構成されます。 従来の自動車とは異なり、新エネルギー車の純粋な電気モデルでは、エンジンから熱が供給されないため、車室内の空調および暖房機能はエンジンの熱交換では実現できず、PTC または熱によってのみ実現できます。ポンプエアコン。 調整する。 新エネルギーハイブリッドモデルの場合、内燃エンジンを保持しているため、エンジンの廃熱と PTC またはヒートポンプ空調を併用することで、車室内の暖房を実現できます。 従来の燃料自動車と比較して、新エネルギー車ではパワーバッテリーとモーター電子制御システムの冷却要件が増加するため、熱管理システムはより複雑になります。
パワートレインの熱管理
ここでいう「パワーシステム」とは、具体的には純電気モデルの場合はパワーバッテリーとそのサブシステムを指し、ハイブリッドモデルの場合はパワーバッテリーとエンジンシステムを指します。 新エネルギー車のエンジンシステムでは、エンジン冷凍技術は従来の車両と同じ方式を採用しています。 拡張範囲モデルなど、発電が必要な場合は、ISG 発電機用の冷却システムを追加する必要があります。 このシステムは独立している場合もあれば、駆動モーター冷却システムと直列/並列に接続されている場合もあります。
パワーバッテリーの熱管理は、冷却と加熱の 2 つのモードに分けることができます。 現在、より一般的なパワーバッテリーの冷却方法には、主に空冷、液体冷却、相変化材料冷却、ヒートパイプ冷却、および直接冷却が含まれます。
空冷：空気を熱媒体とし、走行中の空気の流れや排気ファンの設置によりパワーバッテリーを冷却します。 この冷却方法は、低コストで適用が簡単であるという特徴がありますが、全体的な放熱効率は高くなく、騒音が大きく、放熱が不均一です。
液体冷却: 液体の対流による熱交換によりバッテリーの温度を下げます。 この冷却方式を採用した熱管理システムは、空冷システムに比べて小型であり、冷却効果が良く、速度が速いという特徴があります。 ただし、液体が存在するため、より高い気密性が要求されます。 漏洩の恐れがあります。
相変化材料冷却 (PCM): パワーバッテリーの温度が上昇すると、パラフィン、水和塩、脂肪酸などの相変化材料は、相変化プロセス中にバッテリーを冷却するために大量の潜熱を吸収または放出します。 ただし、相変化材料を完全に相変化させてしまうと、放熱効果が低下してしまいます。 現在、この方法は自動車用電源バッテリーへの応用に向けて研究中です。
ヒートパイプ冷却: バッテリーは、両端が蒸発端と凝縮端であり、飽和媒体 (水、エチレングリコール、アセトンなど) で満たされた密閉容器または密閉パイプを通して冷却されます。 この方法では、バッテリーから熱を吸収し、バッテリーを加熱することができます。 ただし、技術的な複雑さのため、この技術はまだ大量生産には適用されていません。
直接冷却: 冷媒 (R134a など) の蒸発潜熱の原理を使用して、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ます。 エアコンシステムのエバポレーターはバッテリーシステムに組み込まれています。 冷媒は蒸発器内で蒸発し、迅速かつ効率的に蒸発します。 バッテリーシステムの熱が奪われ、それによってバッテリーシステムを冷却するという目的が達成される。
