電気自動車はお熱いのがお嫌い?——BEVの温度管理のお話

(FIGURE:Schaeffler)
エンジンほどではないものの、モーターやバッテリーも高温を発する。その熱分布帯はどれくらいか。シェフラーの図から高効率エリアを探ってみよう。

上の図は、ドイツ・シェフラーによる、電動アクスル、キャビン、およびバッテリーパックの、それぞれ最適温度帯、限界温度域、最低/最高温度を示すマップ。具体的な温度を示していることから、とても理解しやすい。

注目すべきは電池。キャビン=人間の適応温度であることはご理解のとおりだが、それに準ずるくらいの範囲の狭さであることがおわかりいただけるだろう。BEVではないが、トヨタ・プリウスが電池を後部座席座面下に置き、空調によって温度を厳密に管理しているのをご存じの方もいらっしゃるかもしれない。「電池さまは丁重に扱わないとご機嫌がすぐ悪くなる」とはよく聞く話、よって各社/各車は最大限の努力をもって、駆動用バッテリーの温度を適正範囲内に収めるべく——エアコン冷媒を流したり水冷としたり強制空冷のためのファンを設けたりなど——さまざまな技術を適用している。

エンジンは100度程度の水温/それを冷やすためのオイルが+30度程度という高温回路を持つが、モーターは効率が高いため(皮肉にも)冷却水回路をそこまで高める能力を持たない。先述のとおり、電池は極低温では反応に乏しくなってしまうことから昇温したい。しかしエンジンのような高温をモーターは発することがそもそもできないため、一般的に昇温のために PTCヒーターが必要とされる。

一方でモーターは高温に過ぎると、永久磁石式のローターであれば不可逆的な減磁をもたらしてしまう。そのしきい値がマップに示す150度近傍。高いネオジム磁石を壊したくないから、モーターも冷却回路を用いて一定温度に収める制御とする必要がある。フルードによってローター+ステーターを液冷しているのに加え、そのフルードを水冷によって二段冷却する原動機が増えているのも、そうした高効率化を図るための手段のひとつである。

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