世界的なエネルギー構造の変革と環境保護意識の向上に伴い、電気自動車は自動車業界の重要な発展方向となっています。電気自動車の「心臓部」であるバッテリーの性能と寿命は、自動車全体の性能と信頼性に直接影響します。
このような背景から、バッテリーの熱管理システムの重要性がますます高まっており、効率的な放熱方法の一つとして液冷技術が電気自動車の性能を向上させるための重要な技術の一つとなっています。技術の進歩とコスト管理という二重の課題に直面しており、徐々に業界の研究ホットスポットになりつつあります。
液体冷却技術とは、液体媒体 (水、エチレングリコール溶液など) を循環させてバッテリーから発生する熱を除去し、バッテリーの動作を適切な温度範囲内に維持することを指します。この技術は、バッテリー寿命を効果的に延長し、エネルギー密度と充電効率を向上させることができるため、高性能電気自動車では特に重要です。
従来の空冷システムと比較して、液冷システムは熱伝導効率が高く、小型軽量、低騒音という利点があります。
液冷システムの設計と製造は、エンジニアに学際的な知識とスキル、そして新材料、新プロセス、新技術に対する深い理解を必要とする包括的なプロジェクトです。関連する複数の主要テクノロジーには次のものが含まれますが、これらに限定されません。
01 流路設計
流路設計は液冷システムの中核であり、冷媒の流れ特性と熱交換効率に直接影響します。数値流体力学 (CFD) シミュレーション テクノロジを使用することで、エンジニアは流路内の冷媒の流れをシミュレーションし、熱交換効率を予測および分析できます。構造トポロジー最適化手法と組み合わせることで、より高い熱伝導率とより低い流体抵抗を実現する最適な流路形状を見つけることができます。
02 素材選び
材料の選択は、液冷システムのパフォーマンスに直接影響します。通常、液冷プレートには、熱源からの熱を効果的に伝導し、冷却液を通じて素早く熱を奪うことができる、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い金属材料が選択されます。ただし、熱伝導率に加えて、材料の耐食性や機械的強度も設計時に考慮する必要があります。これらの特性により、液冷システムはさまざまな作業環境において長期的な安定性と信頼性を維持できます。
03 ポンプとラジエーター
ポンプとラジエーターは、液冷システムの「心臓」と「肺」です。これらは共に、冷却剤の循環と熱の放散を維持します。液冷システムの「動力源」であるポンプは、その効率と信頼性が選定の鍵となります。さまざまな使用条件下で安定した流量を提供できることを保証する必要があります。ラジエーターの設計では、放熱性能を確保しながらコストパフォーマンスを考慮する必要があり、最高のコストパフォーマンスを実現します。
04 コントロール戦略
制御戦略は、液冷システムを効果的に動作させるために非常に重要です。正確な制御アルゴリズムを通じて、冷却剤の流量とラジエーターの動作パラメータを、実際の温度と熱源の動作状態に応じて動的に調整することができ、それによってバッテリーやその他の主要コンポーネントの温度が確実に安定します。過熱や過冷却を防ぐ最適な動作範囲。
05 製造工程
製造プロセスの進歩は、液冷システムの性能と信頼性に直接影響します。 3Dプリンティング技術とマイクロチャネル加工技術を活用することで、液冷プレートの精密製造を実現します。これらの技術により、流路のサイズや形状をより精密にし、システム全体の小型化と放熱効率の向上を実現しました。同時に、高度な製造プロセスは製造欠陥を削減し、製品の一貫性と信頼性を向上させるのにも役立ちます。
現在、ポルシェやアウディなどの多くのハイエンド電気自動車ブランドが液冷システムを採用し始めており、テスラのモデルSとモデルXは液冷バッテリーシステムを採用しており、冷却プレートと冷媒循環システムを統合することで効率的な熱管理を実現しています。バッテリーパックの中にあります。
