バッテリー浸漬冷却は、電源バッテリー パック全体を非導電性の領域に完全に浸すバッテリーの熱管理アプローチです。, 不燃性誘電体冷却剤. 液冷プレート式熱交換器が不要になります, 代わりに、直接熱交換を実現します。, バッテリーと冷却剤の間の最大接触表面積. 液体の高い熱伝導率と流動性を利用して、急速に熱を吸収します。, これにより、より効率的なバッテリー温度制御が可能になります。.
バッテリー浸漬冷却の概略図
冷却剤が相変化を起こすかどうかに基づく, それは2つのタイプに分類できます:
1. 単相浸漬バッテリー冷却: バッテリーから発生した熱は周囲の冷却液に吸収されます。, 相変化を受けないもの (すなわち, 全体的に液体のまま). 加熱された冷却液は電動ポンプを介して外部の熱交換器に循環されます。, 熱が周囲空気または他の液体冷却システムに放散される場所. 冷却後, バッテリーエンクロージャに再循環します.
2. 二相浸漬バッテリー冷却: 低沸点の特殊クーラントを使用. バッテリーが発熱すると, 接触した冷却剤は熱を吸収し、相転移を起こします。 (すなわち, 蒸発して気体状態になる). この相転移プロセスは、高効率で大量の熱を吸収します。. 生じた冷却剤の蒸気はタンク上部の凝縮器に上昇します。, 液体に戻って滴下する場所, 自然なサイクルを完了する. 特徴: ポンプ操作を必要としない非常に効率的な熱管理. 逆に, このシステムは、シールの完全性と圧力制御に関してより高い基準を要求します。, 技術的により複雑でコストがかかる.
1. 効率的な熱放散: 液体の熱伝導率は 5-10 空気の何倍も, バッテリーの熱を素早く取り除き、温度上昇を抑えます。.
2. 優れた温度均一性: 液体がバッテリー表面を完全に覆う, ローカルホットスポットの最小化. テストでは、浸漬冷却により最大温度差が 1°C 以内に維持されることが示されています。, コールドプレート液体冷却の場合は 3 ～ 5°C と比較. これはバッテリー寿命を延ばし、安全性を高めるために非常に重要です, ～によって寿命が延びる可能性がある 10%-30%.
3. 安全性の強化: クーラントは難燃性を備えています, 酸素を隔離する, 熱暴走時に急速に熱を吸収, 火炎伝播を抑制します, 発火確率を大幅に下げる 80%.
4. 高いスペース利用率: コールドプレートを排除, 配管, およびその他の構造物, 高密度バッテリーレイアウトに適しています. バッテリー容量を増やす 20%-30% 同じボリューム内で.
1. 高性能電気自動車 (EV): 現在のソリューションはまだ概念実証段階にあります, 主にコストが高いため. 検討されている主な用途はハイパフォーマンスレーシングです, 熱管理と安全性の要件がコストの考慮事項を上回る場合.
2. エネルギー貯蔵システム (ESS): これはバッテリー浸漬冷却の最も有望な用途です。. 大規模エネルギー貯蔵施設は安全性を第一のライフラインとして優先します. 浸漬冷却は、熱放散と熱暴走伝播における重大な課題を効果的に解決します. CATL や Tesla などの業界リーダーは、関連テクノロジーの開発と展開を積極的に行っています。.
3. データセンター: 極めて高い信頼性が要求されるシナリオで, 浸漬冷却により、より安定した安全な動作環境が実現します。.
その主要な利点についてはすでに触れました. 最高クラスの放熱性能を実現, 温度の均一性, 安全性, スペース利用率. しかし, まだデモアプリケーションと初期の商品化段階にあります, 大規模なものが不足している, 長期的な市場検証. 主な問題は次の 3 つです。:
1. 非常に高いコスト, 冷却水自体が高価なので.
2. 厳しいシステムシール要件: 完全に密閉されたバッテリーパックが必要です, 材料と製造プロセスに厳しい要求を課す.
3. 複雑で困難なメンテナンス: 冷却液の状態を定期的に監視するには専門の担当者が必要です. さらに, 問題が発生した場合の修理手順とクーラント交換作業は非常に複雑です.
要約すれば, バッテリー浸漬冷却は優れた性能を備えた技術ですが、広く普及するにはまだ不完全な状況です. 絶対的なパフォーマンスと安全性において優れた利点を提供しますが、, 高コストと未解決の大量生産の課題により、大規模な応用が制限されます. その結果, 商業分野ではまだ広く使用されていません. 現在商用分野で広く使用されているバッテリー熱管理システムはバッテリー液冷です。.
あ バッテリー液冷システム バッテリーパック内の液体冷却プレートを通して冷却剤を循環させ、セルによって発生する熱を吸収します。. この熱は車両の前部または側面にあるラジエーターに伝達されます。. その後、ラジエーターはファンを介して外気と熱交換します。. 二次熱交換システムを構成します.
液体冷却システムは、現在入手可能な最も成熟した商用オプションです。. コスト全体の最適なバランスを実現します, 信頼性, そして安全性. 次のために 5-10 年, 大多数の商用電気自動車にとって、今後も好ましい選択肢となるでしょう.
TKT バッテリー液冷却システム
より直感的に比較するには, 詳細な比較表を作成しました:
| システムタイプ | バッテリー液冷却システム | バッテリー浸漬冷却システム |
| 動作原理 | 間接冷却: 冷却剤は液冷プレートのチャネルを通って流れます, 金属板を介してバッテリーと熱交換する. | 直接冷却: バッテリーは誘電体冷却剤に直接浸されています, 最大表面積の熱交換を可能にする. |
| 冷却効率 | 高い, 最新の電気自動車の需要に対応. | 非常に高い, 液冷をはるかに上回る. |
| 温度均一性 | 良い, ただし、セルのさまざまな領域にはわずかな温度変動が依然として存在します。. | 素晴らしい, セル全体を均一に冷却し、温度差を最小限に抑えます。. |
| 安全性 | 高い: BMS と熱暴走検出設計に依存. | 非常に高い: 冷却液自体は不燃性であり、熱暴走の拡大を効果的に抑制します。. |
| システムの複雑さ | 中程度から高程度: 液冷プレートを含む複雑なシステムが必要, ウォーターポンプ, チューブ, ラジエーター, 等. | 部分的に単純, 部分的に複雑: 一部のコンポーネントを削除します, ただし、複雑なシーリングと外部熱交換器の設計が特徴です. |
| 料金 | 適度: 成熟したテクノロジー, 確立されたサプライチェーン, 制御可能なコスト. | 非常に高い: 高価な冷却剤, コストのかかるシーリングプロセス, 全体的なコストは液体冷却よりも数倍高くなる可能性があります. |
| 修理可能性 | 良い: 確立された修理手順とサプライチェーンが整備されている. | 貧しい: 修理には冷却液の取り扱いが必要です, 複雑な手続きを伴う, 元のメーカーにサービスを依頼する必要がある. |
| 主な用途 | 乗用車を含むほぼすべての分野に広く適用されています, 商用車, そしてエネルギー貯蔵. | 高性能車両とプレミアムエネルギー貯蔵システムは現在実証段階にある. |
| テクノロジーの成熟度 | 高度に成熟した: 10年以上の大規模な市場導入を通じて検証済み. | 早期: ラボ試験からデモンストレーションアプリケーションへの移行, 長期的な検証が不足している. |
液浸バッテリー冷却は将来を見据えた先進的なテクノロジーです, 絶対的な性能と安全性は限界に達している. しかし, 広く普及するまでには多くの課題が残されている.
1. クーラントおよびその他の材料コストの大幅な削減.
2. シール技術やメンテナンスソリューションなどエンジニアリング課題の解決.
3. 多様な気候条件や道路環境にわたる市場検証テストのフィードバック.
これらのハードルを乗り越えたら, この技術は、新エネルギー産業を効率性と安全性の向上に向けて推進します。. 一緒に未来を楽しみにしましょう.
さらに読む: 電気自動車とバッテリー寿命用のバッテリーサーマル管理システム, 電気バス用のバッテリー冷却システムの分析, バッテリー液体冷却システム - どのように機能しますか?
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