バッテリーEVのキャビン暖房に向けた直接加熱式高温固体蓄熱システムの実験的調査と評価

電気自動車(EV)におけるシリコンカーバイド(SiC)パワーモジュールの信頼性には、正確な接合部温度(Tj)センシングが不可欠である。本研究では、EVにおける接合部温度モニタリングの課題を解決するため、3D垂直相互接続を活用した両面冷却(DSC)SiCパワーモジュールに組み込まれた温度センシング構造を提案する。銅スペーサーは、上下のチップ間の主要な放熱経路および電気的接続として機能する。熱抵抗ネットワークと3D有限要素シミュレーションにより、スペーサーとチップ間の垂直熱結合を明らかにし、スペーサー温度からの正確な接合部温度推定を可能にする。試作機を用いた実験により、銅スペーサーと接合部温度の…

• 有機PCMの熱伝導率0.16 W·m−1K−1という低さにもかかわらず、熱交換器の設計最適化(伝熱面積203m2、PCMからフィンまでの最大距離約1.5mm)により80kW超の放電電力を実現した実証機を設計・調査した
• PCM熱交換器体積0.79m3で80kW超の放電電力を達成し、トランジット水がタンクから完全に排出された後も65kWを維持した
• 融解時にサーモサイフォン駆動の自然対流が観測され、伝熱をさらに向上させる可能性が示された

本研究では、再生可能エネルギーおよび産業用エネルギーシステムの柔軟性と効率を向上させるための熱エネルギー貯蔵(TES)について、玄武岩骨材とカプセル化相変化材料(PCM)(60 wt.% NaNO3–40 wt.% KNO3)を用いた充填層材料による顕熱および潜熱貯蔵の実験的比較を行った。空気ベースのTESリグで、空気流量60〜120 kg/h、充填層温度400°C超の条件下で試験を実施した。結果として、空気流量の増加は熱前線伝播を加速し、充放電電力を向上させたが、貯蔵・回収エネルギーの増加は比例しなかった。玄武岩層は、約150°Cで108〜160 MJ/m3、320°C超で351〜405 …

• 窒素ドープカーボンナノチューブ@SiO2(PNT@SiO2)を用いた配向多孔質エアロゲル複合相変化材料(PSAP)が開発され、純PEGの3.2倍にあたる0.93 W/m·Kの熱伝導率を達成した
• バッテリー熱管理試験で優れた温度制御と発熱抑制性能が実証された

産業プロセスでは大量の熱エネルギーが消費されるが、熱源とシンクの時間、温度レベル、電力需要、稼働スケジュールの違いから、回収可能な多くの廃熱が未利用のままとなっている。熱エネルギー貯蔵(TES)は、熱供給と熱需要を切り離し、廃熱回収、ピーク負荷削減、プロセス熱の電化、連続・バッチ・断続的プロセスの柔軟な運用を支援できる。本レビューは、単なる貯蔵材料の視点ではなく、プロセス統合の視点から産業用TESを評価する。感熱、潜熱、熱化学、吸着ベース、ハイブリッド、蒸気ベースの貯蔵システムを、供給温度、貯蔵期間、充放電電力、応答時間、熱損失、信頼性、統合の複雑さ、技術経済的実現可能性の観点から比較する。…