EV車向け熱管理技術
自動車の熱管理システム（TMS）は車両システムの重要な部分です。熱管理システムの開発目的は主に安全性、快適性、省エネ、経済性、耐久性です。
自動車の熱管理は、車両全体の観点から、車両のエンジン、エアコン、バッテリー、モーターなどの関連コンポーネントとサブシステムのマッチング、最適化、制御を調整し、車両全体の熱問題を効果的に解決し、各機能モジュールを最適な温度範囲に保ち、車両全体の経済性とパワーを向上させ、車両の安全な運転を確保することです。
新エネルギー車の熱管理システムは、従来の燃料車の熱管理システムから派生したものです。エンジン冷却システム、空調システムなど、従来の燃料車の熱管理システムの共通部分があり、バッテリー、モーター、電子制御などの新しい部品の冷却システムが追加されています。エンジンとギアボックスの代わりに3つの電気を使用することは、従来の燃料車と比較した熱管理システムの主な変更点です。また、通常のコンプレッサーの代わりに電動コンプレッサーを使用したり、バッテリー冷却プレート、バッテリークーラー、PTCヒーター、ヒートポンプなどの新しいコンポーネントを使用したりすることもできます。
熱管理の一般的なコンポーネント:
自動車の熱管理システムは、大まかに言えば、電子ウォーターポンプ、電磁弁、コンプレッサー、PTCヒーター、電子ファン、膨張釜、蒸発器、凝縮器で構成されています。
電子ウォーターポンプ：液体を輸送したり、液体を加圧したりするための機械装置です。原動機の機械的エネルギーやその他の外部エネルギーを液体に伝達し、液体のエネルギーを増加させて液体を輸送します。動作原理は、電源やその他のコンポーネントの現在の状態に応じて判断し、水ポンプを通る流量を制御して流量を制御することです。異なる流量に応じて、熱を取り除き、温度を安定させることができます。
ソレノイドバルブ:つまり、電子制御バルブであり、二方弁と三方弁があります。凝縮器出口から流出する冷媒は高温高圧の液体状態です。液体冷媒の飽和温度を下げるには、圧力を下げる必要があります。同時に、流量を適切な範囲にするために、冷媒が蒸発器に入る前に、バルブの開度を制御して絞り込む必要があります。
コンプレッサー:低圧・低温の冷媒ガスを押して圧縮し、気体冷媒に仕事をさせることで圧力と温度の変化を生み出し、高温・高圧の気体冷媒になります。
コンデンサー：高温の冷媒を冷却します。コンプレッサーから排出された冷媒は高温高圧の状態にあります。このとき、冷媒を冷却する必要があり、冷媒をガスから液体に変えるプロセスが完了します。
PTCヒーター:これは抵抗加熱装置であり、通常、定格動作電圧は350V-550vの間です。PTC電気ヒーターの電源を入れると、初期抵抗は低く、この時点での加熱電力は大きくなります。PTCヒーターの温度がキュリー温度を超えると、PTCの抵抗が急激に増加して熱が発生し、熱はウォーターポンプ内の水媒体を介してコンポーネントに輸送されます。
暖房システム:暖房システムでは、ハイブリッド車や燃料電池システム車の場合、エンジンや燃料電池システム自体の作動中に発生する熱を利用して熱需要を満たすことができます。燃料電池システムでは、低温状態でシステムを素早く加熱できるように、PTCヒーターを使用して暖房を補助する必要がある場合があります。純粋な動力バッテリー車の場合は、熱需要を満たすためにPTCヒーターが必要になる場合があります。
冷却システム:放熱システムの場合は、ウォーターポンプの動作によって部品内の放熱液を流し、局所的な熱を奪い、ファンを使用して急速な放熱を補助する必要があります。
空調冷凍システム：原理的には、冷媒（一般的な冷媒にはR134-テトラフルオロエタン、R12ジフルオロジクロロメタンなど）の特殊な性質により、蒸発と凝縮に伴う熱の吸収と放出を利用して熱伝達効果を実現します。一見単純に見える熱伝達プロセスには、実際には冷媒の複雑な相変化プロセスが含まれており、冷媒の状態の変化を実現し、熱を繰り返し運ぶようにします。エアコンシステムは、主にコンプレッサー、コンデンサー、蒸発器、膨張弁の4つの主要部分で構成されています。エアコン冷凍サイクルシステムの構造では、冷媒はコンプレッサーから出て、コンデンサー、膨張弁、蒸発器を通過し、コンプレッサーに戻って冷凍サイクルを完了します。
蒸発器:蒸発器の動作原理は、凝縮器と正反対です。空気から熱を吸収し、その熱を冷媒に伝達して、ガス化プロセスを完了します。冷媒は絞り装置によって絞られた後、蒸気と液体が共存する状態になり、湿り蒸気とも呼ばれます。湿り蒸気は蒸発器に入ると、熱を吸収し始め、飽和蒸気に蒸発します。冷媒が熱を吸収し続けると、過熱蒸気になります。
電子ファン:ラジエーターの熱交換性能を向上させるために積極的に空気を供給できる唯一の部品です。現在、ほとんどの車両は軸流冷却ファンを使用しており、効率が高く、サイズが小さく、レイアウトが簡単という利点があり、通常はラジエーターの後ろに配置されています。
