一般的なバッテリーの熱管理テクノロジー
新エネルギー車向け
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。 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としては以下の5種類があります。
1. 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、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、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。 市場ではBYDやTeslaなどの量産モデルに採用されている。 図 1 に示すように、これは将来の主要な技術ルートです。
2.ラジエーター水冷式
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。 このシステムはシンプルな構造、低コスト、一年中低温環境下での省エネという利点を持っています。 しかし、このシステムは放熱効率が低く、図2に示すように夏季の高温気候環境では水温が高くなり、高温環境での運転条件を満足できません。
3. 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、前の 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 (図 3 を参照)。
4. 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ご使用ください。 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、市場に出回っているほとんどのハイブリッド PHEV モデルにも使用されており、図 4 に示すように成熟した技術を備えています。
5.空冷式
車室内冷却器からの冷気をダクトを通じて直接バッテリーに導き、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 (図 5 を参照)。
