新エネルギー産業向けソリューション

熱管理システムの重要性

バッテリーの熱関連の問題は、バッテリーの性能、安全性、寿命、使用コストを決定する重要な要素です。まず、リチウムイオン電池の温度レベルは、その使用時のエネルギーと電力性能に直接影響します。温度が低いと、バッテリーの利用可能な容量が急速に低下します。バッテリーを低すぎる温度 (0 °C 未満など) で充電すると、瞬間的に電圧が過充電され、内部リチウムが発生して短絡が発生する可能性があります。。第二に、リチウムイオン電池の熱関連の問題は、電池の安全性に直接影響します。製造プロセスの欠陥や使用中の不適切な操作により、バッテリーの局所的な過熱が引き起こされる可能性があり、それが連鎖的な発熱反応を引き起こし、最終的には発煙、発火、さらには爆発などの重大な熱暴走現象を引き起こし、車両乗員の生命を脅かす可能性があります。 。安全性。さらに、リチウムイオン電池の使用温度または保管温度も耐用年数に影響します。バッテリーの適切な温度は 10 ～ 30 °C です。温度が高すぎたり低すぎたりすると、バッテリー寿命が急激に低下します。パワーバッテリーのサイズが大きいため、体積に対する表面積の比率が相対的に小さくなり、バッテリーの内部熱が放散されにくくなり、内部の温度ムラや局所的な温度上昇が発生しやすくなり、バッテリーの寿命がさらに加速します。減衰、バッテリー寿命の短縮、ユーザーの増加。総所有コスト。

バッテリー熱管理システムは、バッテリーの熱関連の問題に対処し、動力バッテリーの性能、安全性、寿命を確保するための重要なテクノロジーの 1 つです。熱管理システムの主な機能は次のとおりです。 1) バッテリー温度が高いときに効果的に熱を放散し、熱暴走事故を防ぎます。2）バッテリー温度が低いときに予熱し、バッテリー温度を上昇させ、低温での充放電性能と安全性を確保します。３）バッテリーパック内の温度差を減らし、局所的なホットゾーンの形成を抑制し、高温位置でバッテリーが急速に劣化するのを防ぎ、バッテリーパックの全体的な寿命を短縮します。

テスラ ロードスターバッテリーの熱管理システム

車両用バッテリーパックは、6831セクションの18650リチウムイオンバッテリーで構成されており、各69セクションがブリックとして並列接続され、次に9セットがシートとして直列接続され、最終的に11層が直列に積み重ねられます。バッテリー熱管理システムの冷却剤は、50% の水と 50% のエチレングリコールの混合物です。

バッテリー間には冷却ダクトがジグザグに配置されており、ダクト内を冷却水が流れバッテリーから発生する熱を取り除きます。冷却パイプの内部は4つの穴に分かれています。冷却液の流れ中に温度が徐々に上昇するのを防ぐため、端部の放熱能力は良好ではありません。熱管理システムは二方向の流れの流れ場設計を採用しており、冷却パイプの両端は両方とも液体です。図 1(d) に示すように、口は液体の出口でもあります。電気的に絶縁されているがバッテリーとパイプ間の熱伝導率が良好な材料 (Stycast 2850/ct など) は、次の目的で使用されます。 1) バッテリーとヒート パイプ間の接触を線接触から面接触に変換します。２）セル間の温度均一性を高めることは有益である。3) バッテリーパックの全体的な熱容量を増加させ、それによって全体の平均温度を下げることは有益です。

上記の熱管理システムにより、ロードスターバッテリーパック内の各ユニットセルの温度差は±2℃以内に制御されます。2013 年 6 月のレポートでは、100,000 マイル走行後もロードスターのバッテリー パックの容量は初期容量の 80% ～ 85% に維持でき、容量の減少は走行距離と周囲温度にのみ大きく関係することが示されました。車の年齢との関係は明らかではありません。上記の結果を達成するには、バッテリー熱管理システムの強力なサポートが必要です。

バッテリー熱管理システムの放熱原理

クールなテクノロジーのホット ソリューションにより、車のバッテリー性能がより安定し、バッテリー パックがより長く持続し、バッテリー パックが最高のパフォーマンスを発揮できるようになります。

放熱原理：バッテリーが動作すると、大量の熱が発生します。伝熱シリカシートにより水冷チューブに熱が伝わり、水冷チューブは冷媒へと伝わります。水冷チューブ内の液体はバッテリーパック内を流れ、熱帯に移動します。

中国の有名自動車メーカーのバッテリー熱管理システムの放熱原理

熱放散の原理: ファンは熱を積極的に放散するために使用され、ファンは空気を供給します。風がバッテリーチャンネルから吹き飛ばされ、バッテリーパックは熱帯状態になります。

放熱原理：バッテリーパックの内部温度差は5℃以内に制御されないため、サーマルシリカゲルシートをバッテリーパックの上下に貼り付け、シリコンウェハーを外側のアルミニウムに向けます。電池モジュール全体の温度差を5℃以内に制御します。バッテリーパックの設計要件が満たされており、バッテリーパックの寿命が長く、走行中の性能がより安定しています。

放熱原理：バッテリーパックは受動的放熱を採用しており、バッテリーパックとアルミニウムヒートシンクの間に熱伝導性シリコンシートが取り付けられています。シリコンウェハーは温度をアルミニウム板に伝え、アルミニウム板は空気と熱を交換します。

放熱の原理：バッテリーパックは受動的放熱を採用しており、バッテリーパックとアルミニウムヒートシンクの間にサーマルシリカフィルムが取り付けられています。シリコンウェーハは温度をアルミニウムヒートシンクに伝達し、アルミニウムヒートシンクは空気と熱を交換します。