EV向け空調システム用ヒートポンプシステムの最新動向

2017.10.10

今、自動車業界で話題の電動車（BEV/PHEVなど）。航続距離の延長が業界全体での課題ですが、その改善策として『電動車向け空調システム用ヒートポンプシステム』が注目されています。
今回は、電動車向け空調システム用ヒートポンプシステムに関する主な最近の動向を解説し、完成車メーカー・自動車部品メーカーの最新の取り組みをご紹介します。

トヨタ新型Prius PHVで量産車では世界初の新型電動コンプレッサーを採用したヒートポンプシステムを採用

・2017年2月、トヨタが発売した新型Prius PHV向けにデンソーと豊田自動織機が、ガスインジェクション機能付き電動コンプレッサー式ヒートポンプシステムを共同開発し、投入した。

-同システムに用いられた新型コンプレッサーは、量産車で世界初となるガスインジェクション機能付きで、氷点下10℃の環境でもエンジンを作動させずにヒートポンプによる暖房が可能となる。
寒冷時の暖房能力が26%向上する。既存のPTCヒーターによる暖房に比べ電力消費量を60%低減。このため、BEV/PHEV モデルのEV 走行範囲を拡大、燃費や電費の低減に貢献することができる。
今後、世界的にBEV/PHEV の生産拡大が見込まれることから、新開発の電動コンプレッサーの需要拡大が期待される。

＜新型ガスインジェクション機能付きヒートポンプ空調システム（左）と新型コンプレッサー（ESBG27、右上）、運転モード（右下）＞新型ガスインジェクション機能付きヒートポンプ空調システムと新型コンプレッサー（ESBG27）、運転モードの図（クリック／タップで画像を拡大表示）

Bosch、ヒートポンプ技術をAuto China 2016で発表

・2016年4月、中国で行われたAuto China 2016にて開発中のヒートポンプシステムを含んだIntelligent Thermal Management for Electric Vehicleを発表。

＜BoschのBEV向け熱管理システム概念図＞

＜BoschのIntelligent Thermal Management System（Auto China 2016）＞

-BEV/PHEV向けの空調システムで、ヒートポンプ方式を導入しており、航続距離を25%延長する技術。

-これに先立ちBoschは、2015年9月に開催されたFrankfurtモーターショー（IAA） 2015で、ヒートポンプを用いたBEV 用のThermal Management System for Electric Vehicleを世界初公開していた。 :エネルギー効率を改善し、冬場で暖房用の電力を6割節電し、航続距離を最大25%伸ばすことが可能。

-ドイツ政府支援のGaTE プロジェクトでMAHLE Behr などと基礎技術を共同開発。

-新システムはヒートポンプとクーラントポンプ/バルブを組み合わせて熱、冷却剤による冷気を単独で供給。必要な熱、冷気の供給量を計測できる能力が高まり、モーターやパワーエレクトロニクスの廃熱を熱源として利用する。

Hanon Systems、排熱回収を応用したヒートポンプシステムを発表

・2015年3月、Hanon Systems（旧Halla Visteon Climate Control）は、別途のヒーター装置を要せず、駆動モーター、インバーターなどの電装品から発生する放熱を回収してエネルギー効率を高める技術を適用したヒートポンプ技術を世界で初めて開発。

-低温状態（氷点下20℃）での安定的な駆動が可能。

-同システムの採用により、暖房利用時に従来のPTCヒーターに比べ最大60%の電力消費を低減でき、最大2割の航続距離の延長を実現。

-2015年4月に開催されたソウルモーターショーで同製品を世界初公開。 -同システムは2016年3月に投入された現代自IONIQ Electricに搭載された。

＜Hanon Systemsの排熱回収方式ヒートポンプシステム＞

＜Hanon Systemsのヒートポンプシステム構造図＞

hanon-sys_2 （クリック／タップで画像を拡大表示）

HEX（熱交換器）:車両外部からの熱や車両内部（客室等）の周辺電気機器からの廃熱を吸収注）HTR Orifice：Hydride Transfer Reaction Orifice（水素移動反応管）、PTC：Positive Temperature Coefficient（正温度係数）、HEX：Heat Exchanger（熱交換器）、A/C Orifice：Air Conditioner Orifice（エアコン連結管）