液体コールドプレートがEVバッテリーの熱暴走を防ぐ仕組み

液体コールドプレートは、単一のホットセルが壊滅的な火災を引き起こすのを防ぐ静かな守護者です。ここでは、それらがどのように機能するのか、そして現代のすべての EV でそれらが交渉の余地のない理由を説明します。

1. EVバッテリーの熱暴走とは何ですか?

熱暴走は、リチウムイオン電池内部の自己加速反応です。つまり、温度の上昇→化学的破壊→熱の増加→破壊の加速です。発生が開始されると、数秒で >600°C に達し、可燃性ガスが放出され、破壊的なドミノ効果で隣接するセルに伝播する可能性があります。

2. 高度な熱管理が不可欠な理由

リチウムイオン電池は 15 ～ 35°C の温度で最高のパフォーマンスを発揮し、最も長く持続します。これより高いと劣化が促進され、特に急速充電または高出力放電中に暴走のリスクが大幅に増加します。

3. 液体コールドプレートの仕組み

コールドプレートはバッテリーモジュールに直接接触しています。冷却液 (通常は水とグリコールが 50/50) が内部のマイクロチャネルを流れ、熱を吸収して車両のフロント ラジエーターに運びます。

1. バッテリーが発熱 → アルミニウム/銅のコールドプレートに伝導

2. クーラントは最適化されたチャネル内で熱を吸収します

3. 温かいクーラントがラジエーターにポンプで送られ、熱が周囲の空気に排出されます。

4. 冷却された液体が戻る → サイクルを繰り返す

高度な設計では、効率を最大化するために、マイクロチャネルまたは乱流形状を備えた真空ろう付けまたは摩擦撹拌溶接構造を使用しています。

4. 安全性とパフォーマンスに関する主な利点

• 均一な温度： 暴走の原因となるホットスポットを排除

• 急速な熱除去: 安全限界を超えることなく 100 kW 以上の急速充電負荷を処理します。

• バッテリー寿命の延長: セルを理想的な範囲に維持することで容量の低下を軽減します。

• より高いパフォーマンスを実現: サーマルスロットルなしで持続的な出力を実現

5. 現在の課題と将来の動向

現在の課題: コストの上昇、重量の増加、漏れのリスク (厳格なテストと誘電性冷却剤によって軽減されます)。

次のフロンティア: 浸漬冷却 — セルを非導電性流体に完全に浸漬します。すでに一部の 800V プラットフォームで使用されており、4680 セルと超高速充電により成長が見込まれています。

結論

液体コールド プレートはオプションの贅沢品ではありません。熱暴走に対する主な積極的な防御手段です。バッテリーの密度が高まり、充電速度が上昇するにつれて、効果的な液体冷却は、EV を安全、高速、長持ちさせるための最も実績のある拡張可能な方法であり続けます。

よくある質問

• EVはバッテリー冷却にどのような冷却剤を使用しますか?

• 通常は水とエチレングリコール (エンジン冷却液と同じベース) を 50/50 で混合したものですが、場合によっては電気的適合性を高めるための特別な添加剤が使用されます。

• EV のバッテリーは駐車中に過熱する可能性がありますか?

• そう、猛暑の中で。冷却システムは、パックを保護するために車がオフのときでも 12V 電源で動作します。

• 浸漬冷却はコールドプレートよりも優れていますか?

• 熱的にはそうです。可能な限り最高の均一性と熱伝達を提供します。現在ではより複雑でコストがかかりますが、高性能プラットフォームでは急速に普及しつつあります。

• すべてのEVは水冷バッテリーを使用していますか?

• ほとんどすべての最新の高性能 EV (テスラ、ポルシェ、GM Ultium、ヒュンダイ E-GMP など) は液体コールド プレートを使用しています。一部の低価格モデルや古いモデルは依然として空冷に依存しています。