動力電池直冷システムの温度制御性能に対する冷媒相変化の影響を分析するために、本論文では電池等価回路モデルと熱抵抗ネットワークモデルに基づく電熱結合解析手法を提案し、代表的な電池直冷システムの離散化モデルを構築し、AMESimを用いて直冷システムの温度応答の数値解析を行った。実験データを用いて比較検証を行い、パラメータスタディを通じて動力電池の局所温度制御性能を分析し、2C高倍率充電および充放電サイクル条件下で直冷システムの温度制御性能を得た。結果は以下の通りである：直冷板内の冷媒の気液二相領域および過熱単相領域の変化はシステム性能に顕著な影響を与える。従来の液冷システムと比較して、二相領域は電池の最高温度を28.3％低下させることができるが、過熱領域では深刻な伝熱劣化が発生し、電池の最高温度が著しく上昇し、最大温度差が急激に増加する。2C条件において、冷媒が二相熱交換から単相熱交換に変わると、表面熱伝達係数は約73.6％低下し、対応する電池セル温度は約12～14℃上昇する。冷媒温度が低すぎると電池の垂直方向の温度差が大きくなり、直冷システムの実用化を制約する。冷媒の蒸発圧力を上げ、両側に直冷板を配置することで電池の垂直方向温度差を効果的に小さくできるが、過熱現象がシステム性能に及ぼす影響を除去することは困難である。

バッテリー熱管理;直冷システム;電熱結合モデル;相変化;過熱