自動車・EVの相変化熱伝達

出版：株式会社ネオテクノロジー　出版年月：2022年10月

自動車・EVの相変化熱伝達 – ダイナミックマップ

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ネオテクノロジー「自動車・EVの相変化熱伝達 – ダイナミックマップ」は自動車や電気自動車（電動車両／EV）の機能部品向け熱対策関連技術情報をまとめています。

当レポートはネオテクノロジーの『ダイナミックマップ』シリーズに属するレポートです。ダイナミックマップの詳細についてはこちらをご高覧ください。

当レポートについて

近年、自動車の電動化や自動運転の進展により、モータやバッテリ、電子制御回路基板などの高機能化と高密度化が急がれており、それに伴う発熱の増加により、効率的な熱対策が重要となっています。熱対策の技術革新の一例が冷媒の相変化を利用するヒートパイプとベーパチャンバです。アルミニウムや銅よりも数倍以上の高い熱伝導率、ヒートスポットから放熱部まで最適な熱輸送レイアウトが設計可能、ファンのような動力が不要で回転摩擦がなく静粛、しかも、最近のヒートスプレッダはシート上で柔軟、薄型化の最適など、優れた特徴が注目されています。

【調査対象技術】

自動車やEVに使用される機能部品の熱対策のために、冷媒の相変化熱伝達を用いたヒートパイプおよびベーパチャンバによる冷却方法、および使用するウィック構造体や冷媒組成物に関する特許情報を調査の対象としました。抽出した特許情報は、パワー半導体・電気電子部品の放熱、バッテリの放熱、モータ本体の放熱、排熱の回収、燃料電池システム、冷媒の組成物、その他の7つ技術分類に分け、全体像を俯瞰できるようになっています。

また、明らかなノイズ情報と単なる拡張記載の特許情報は、ノイズ情報として除去しています。

【調査対象特許情報】

2017年7月1日以降の出願であって、2022年9月24日までに発行された国内公開・公表・再公表（日本語による）特許情報390件を調査し、本件技術に該当する特許情報340件を抽出しました。

目次／技術分類

【技術分類】

〇パワー半導体・電子回路基板の放熱

モータ駆動用インバータのスイッチング素子として用いるIGBTやダイオードなどのパワー半導体、およびCPUを搭載した電子回路基板などの冷却に、ヒートパイプやベーパチャンバを使用する特許技術を取り上げます。

〇バッテリの放熱

電気自動車用バッテリの冷却に、ヒートパイプとベーパチャンバの連結構造を用いた特許情報を取り上げます。主な構造は、複数の電池セル間にベーパチャンバを挿入し、ヒートパイプに並列接続して外部の凝縮器へ排熱する冷却構造となっています。

燃料電池は、「燃料電池システム」で取り上げます。

〇排熱の回収

ヒートパイプを用いた排熱回収システムに関する特許情報を取り上げます。発熱量が大きい、エンジン、バッテリ、モータなどからの排熱を効率よく回収し、カーエアコンなどへ再利用します。

〇燃料電池システム

燃料電池の温度制御のために、ヒートパイプと熱交換器を用いた燃料電池の熱管理システムの特許情報を取り上げます。

〇冷媒の組成物

ヒートポンプおよびベーパチャンバの冷媒組成物に関する特許情報を取り上げます。オゾン層破壊物質を含まない冷媒材料や磁性流体を用いた新規な冷媒材料を取り上げます。

〇その他

分類A～Fに該当しない相変化を用いた自動車関連の熱伝達技術を取り上げます。充電装置、冷蔵車両、LED照明、袋体の熱搬送器など。

〇参考情報

上記分類には該当しないが、ノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報等を取り上げます。自動車以外の用途で、自動車への応用も可能と思われる熱伝達技術など。