電気自動車の包括的な熱管理
電気自動車の普及が続く中、冬と夏の電気自動車の航続距離と熱安全性の問題を解決するには、電気自動車の熱管理が必要です。 電気自動車の熱管理は、主にモーターシステムの熱管理、バッテリーシステムの熱管理、空調システムの熱管理に分かれます。 これら 3 つのシステムは、電気自動車によって生成される主な熱源です。 従来の電気自動車では、3 つの主要システムの熱管理が独立していることが多く、車両全体の熱を統一的に管理できず、熱管理効率が低かった。 新世代の電気自動車では、設計当初から車両全体の熱を統合管理し、3つの主要システムから発生する熱を均一に管理することで、車両全体の熱管理効率を大幅に向上させています。車両への温度の影響を軽減します。 電気自動車の性能への影響。
電気自動車のモーター駆動システムは、バッテリーの電気エネルギーを機械エネルギーに変換して、車両を動かすための電力を供給します。 モーターの動作中、コア損失、巻線損失、機械損失などのエネルギーの一部が熱エネルギーの形で失われます。 パワー バッテリー システムが自動車に電気エネルギーを供給すると、バッテリー パックは継続的な放電によりある程度の熱を放出します。 熱が蓄積し続けると、バッテリーパックの温度が上昇します。 電気自動車の空調システムには、車内の人が発する熱、外部環境から車体構造を通して室内に導入される熱、室内に導入される熱など、多くの冷暖房負荷源があります。モーターシステムとパワーバッテリーシステムを介して、車両の換気システムを介して車室内に熱が入ります。 電気自動車の熱管理システムを研究する場合、目標を絞った熱管理を採用するには、車内の熱源と車内の総熱量に焦点を当てる必要があります。
1. パワーバッテリーの熱管理
パワーバッテリーの熱管理は主に、高温でのバッテリーパックの冷却、または低温でのバッテリーパックの加熱を担当します。 従来のバッテリー熱管理システムは、主に冷却と加熱のために空気または液体媒体に依存しています。 しかし、空気媒体を使用する熱管理システムは熱伝達性能が低く、現在高密度に配置されたバッテリーパックの放熱と加熱のニーズに適応できません。一方、液体媒体を使用する熱管理システムは複雑すぎるため、追加のコストがかかります。余分な質量があり、液漏れの危険性もあります。 したがって、液体媒体のバッテリー熱管理システムも、現在の電気自動車のバッテリー熱管理には適していません。 現在、電気自動車のバッテリー熱管理システムは主に、多孔質媒体、相変化材料、ナノ材料、金属フィン、その他の熱伝導性材料を組み合わせたさまざまな熱伝導性材料を媒体として使用する複合熱管理方式を採用しています。空気媒体または液体媒体を使用します。 さらに、ヒートパイプと空気、液体、および相変化材料を組み合わせた高効率の熱伝達要素で構成される複合熱管理システムも、バッテリーの熱管理分野の研究の焦点となっています。
2.車室内の温度管理
電気自動車空調システムは主に車室内の温度管理を担当し、ドライバーと同乗者に快適な運転および乗車環境を提供し、ドライバーの安全な運転を保証します。 現在、電気自動車に主に採用されているエアコンシステムは、圧縮式単冷エアコンと電気ヒーターを組み合わせたものです。 この空調システムは成熟した技術であり、燃料車の空調システムと大きな違いはありません。 しかしながら、電気ヒーターはパワーバッテリーの電気エネルギーを使用するため、パワーバッテリーから追加のエネルギーが出力され、電気自動車の航続距離が減少します。 したがって、電気自動車空調システムに関する現在の研究の焦点は、従来の空調システムの加熱装置をヒートポンプ空調システムに置き換えることです。 同時に、ヒートポンプ空調システムは、ヒートポンプ効率の低下や冬場の霜の発生などの実際的な問題も克服する必要があります。 このため、寒冷環境におけるヒートポンプ空調システムの効率を向上させるための補助暖房技術や廃熱回収技術が注目され始めています。 また、新型電気自動車の環境保護効果をさらに高めるため、電気自動車用空調システムの冷媒からフロン系冷媒が段階的に除外されてきました。
3.モーター駆動システムの熱管理
モーターは動作中に多量の熱を発生します。 したがって、モーターの熱管理は主に駆動モーターの冷却を担当します。 モーターの熱管理システムで使用される冷却媒体は主に空冷または液冷です。 空冷は、空気を流すことでモーターから発生する熱を奪いますが、空冷効果は比較的低く、モーターの換気損失が発生し、駆動モーターの作動効率に一定の影響を与えます。 液冷式は冷却効果が高く、モーターが発する熱を素早く奪うことができ、モーターに適した温度で長時間の作業環境を作り出します。 水冷モーターの熱管理システムの効率をさらに向上させるために、冷媒流路の最適設計と冷媒の選択に注目が集まっています。