報告書番号

GD21011

タイトル（和文）

電気自動車の熱管理システムに関する研究開発-熱管理システムのコンセプトモデルの提案-

タイトル（英文）

Study on thermal management system of electric vehicles -Proposal of a conceptual model of thermal management system-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
短い航続距離や長い充電時間などの電気自動車（EV）の課題が、大容量バッテリの搭載や高出力充電器の整備によって解決に向けて確実に進んでいる。さらにEVの商品価値を高めるために、後回しにされていた熱管理が重要な技術として位置付けられ始めている。熱管理には、バッテリや、インバータ、モータなどを最適に温度制御しつつ、快適な車内温熱環境を実現する、省電力な熱管理システムが必要である。
目　　的
EVに関する現行の熱管理技術を調査し、課題を抽出する。課題解決の対策とそれらを統合する省電力な熱管理システムのコンセプトモデルを提案する。
主な成果
1．現行熱管理技術の課題
EVでは、図1に示す多様な要因や条件に対応した熱管理が求められる。これらに対する現行技術を調査の上、整理した（表1）。主要な課題を以下に述べる。
・課題1：車室冷房中の凝縮水の発生（表1のa）。
・課題2：車室暖房、ガラス防曇とバッテリ冷却による消費電力の増加（表1のb, d, e）。
・課題3：ヒートポンプ（HP）除霜による車室暖房の一時停止（表1のc）。
2．熱管理システムのコンセプトモデル
現行技術の課題解決の対策（表2）とそれらを統合する省電力な熱管理システムのコンセプトモデル（図2）を提案した。
・熱管理システムを「熱管理対象」、「熱管理機器」、「エネルギー源」に整理することで、類似温度の熱源や熱機器、熱利用を集約する。
・車室とバッテリは最適温度が近いため、同一の熱管理機器（HP）で温度調節する。
・インバータとモータは許容温度が近いため、同じラジエータを利用して冷却する。
・車室冷房中に発生する凝縮水を活用したバッテリ冷却（図2の①）、バッテリやインバータ、モータの発熱で車室暖房（図2の②）、バッテリに蓄えられた熱でHP除霜（図2の③）、吸着剤で水蒸気を除去しガラス防曇（図2の④）の対策も取り入れた。
今後の展開
熱管理システムを構築した上で、計算モデルと計算プログラムを作成し、サイクルシミュレーションによる性能分析を行う。

概要 （英文）

Thermal management system (TMS) is one of the important technologies to keep the comfortability of cabins, ensure the cruising distance of electric vehicles (EVs), increase the safety and lifecycle of batteries, et al.. Generally, the cabin, battery, motor and invertor of EVs should be adjusted under an appropriate temperature range. In this study, we firstly investigated current technologies about TMS from open available literatures. Based on these investigation results, issues were extracted and some kinds of improvement methods were proposed. There are some issues about the cabin heating operation, defogging of the front glass, battery cooling operation, and so on. Condensate water recovery, heat recovery, desiccant dehumidification and battery thermal storage methods were proposed in this study. Here, a novel conceptual model of thermal management system for EVs was proposed, in which the cabin and battery are cooled or heated by the heat pump, motor and invertor are cooled by the radiator. Furthermore, these proposed improvement methods are also adopted in the conceptual model of the TMS.
Future works will be carried out under the three steps: proposal of a novel TMS; performance analysis of the TMS via cycle simulation; performance evaluation of the TMS by utilizing the actual driving and charging data of EVs.

報告者

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