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、必要な部品数、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種類です。
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、バッテリー内の熱を奪って冷却効果を実現します。 このシステムには、コンパクトな構造、良好な冷却効果、少ない部品点数（必要な冷却パイプラインは入口と出口が1つだけ）、軽量などの利点があります。しかし、このシステムの欠点は、バッテリーを加熱できないことです。氷点下の低温条件では、冷凍プロセス中に生成される凝縮水が保護されず、冷媒の温度均一性を制御することが困難になります。 冷凍システムは寿命が短く信頼性が低く、冷媒漏れや冷凍能力不足などの故障が多く発生します。 これは最新のバッテリー冷却テクノロジーですが、成熟度は比較的低いです。 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.ラジエター水冷式
ラジエター冷却回路は、不凍液を媒体としてラジエター、電子ウォーターポンプ、ヒーター等で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、最後にラジエターに戻ります。 この循環方式はバッテリーの冷却と加熱に使用されます。 このシステムは、構造が簡単で低コストであり、恒常的な低温環境下でも省エネルギーであるという利点があります。 しかし、図2に示すように、このシステムは放熱効率が低く、夏季の高温気候環境では水温が高くなり、高温環境での使用条件を満足できません。
3. 直冷式・水冷式
このシステムは直接冷却と水冷に基づいて統合されており、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、最も一般的に使用され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あり、システムはより複雑になり、必要なコンポーネントのレイアウト スペースは比較的大きくなります。 走行中のコンプレッサー負荷が大きく、車両全体のエネルギー消費が大きく経済性が悪くなります。 さらに、図 3 に示すように、空調システムが部分的に故障すると、バッテリーの冷却需要を完全に満たすことができなくなります。
4. 水冷ハイブリッドタイプ
このシステムは直冷水冷方式をベースにラジエター水冷方式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を機能させる必要があります。 高温環境では直冷水冷方式に切り替えてください。 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高価であり、車両全体のレイアウト スペースに対して高い要件が求められます。 システムの制御戦略は複雑で、安定性と信頼性が課題です。 このシステムは、市場の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
車室内の冷気をパイプ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冷却するシステムです。 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。 このシステムには加熱機能がなく、バッテリー表面に発生した結露水が乾きにくく、バッテリー内部の浸食や汚染の危険性があります。 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)。
