熱 マネジメント 書籍
 
No.2081
EV・HEV向け電子部品、電装品開発と その最新事例
高周波対応部材の開発動向と5G、ミリ波レーダーへの応用

 

ヒトの温度受容メカニズムとは? 温熱環境を評価し、快適性を実現する遮熱・断熱技術、空調技術を徹底解説!

蓄熱、潜熱、廃熱回収、、、 効率的に熱を使い、自動車の省エネを目指すための技術を詳解! 

次世代自動車熱マネジメント

〜車室内の温熱快適性・廃熱利用技術〜

発 刊:2020年12月下旬27  ISBN:978-4-86104-819-7  体 裁:A4判 約500頁  定 価:80,000円(税抜)


 
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■ 執筆者(敬称略)
首都大学東京 首藤 登志夫 (国研)産業技術総合研究所 石田 豊和
矢崎総業(株) 中津川 義規 (株)三五 松浦 一成
東芝デバイス&ストレージ(株) 江上 孝夫 アイシン精機(株)学 坪内 修
豊橋技術科学大学 都築 和代 日本ガイシ(株) 川口 竜生
奈良女子大学 芝ア 学 (株)エッチ・ケー・エス 小林 優
マレリ(株) 森下 正浩 東海大学 坂本 俊之
日産自動車(株) 大井 元 名古屋大学 長野 方星
東京大学 郭 鐘聲 千葉大学 小倉 裕直
(株)ソフトウェアクレイドル 伊丹 隆夫 豊橋技術科学大学 西川原 理仁
東京都市大学 郡 逸平 (株)本田技術研究所 南 克哉
富山大学 川口 清司 名古屋工業大学 西野 洋一
東洋紡(株) 清水 祐輔 (株)アツミテック 内山 直樹
(株)横浜熱利用技術研究所 渡邊 裕 (国研)産業技術総合研究所 三上 祐史
積水化学工業(株) 野原 敦 九州工業大学 宮崎 康次
ハクスイテック(株) 山本 泰生 筑波大学 都甲 薫
東京大学 松井 裕章 東京都市大学 丸山 恵史
リンテック(株) 長澤 俊明 (国研)産業技術総合研究所 天谷 康孝
日本ペイントホールディングス(株) 川島 裕司 大阪大学 中村 芳明
東京大学 井原 智彦 (一財)電力中央研究所 清水 直
東北大学 佐藤 庸平 名古屋大学 岡本 佳比古
(国研)産業技術総合研究所 吉村 和記 名古屋工業大学 岸 直希
(国研)産業技術総合研究所 田嶌 一樹 東京大学 酒井 明人
(株)東レエンジニアリング 荒木 克己 東京大学 野村 政宏
山根健オフィス 山根 健 日本電気(株) 岩崎 悠真
(国研)産業技術総合研究所 依田 智 K&Kテクノリサーチ 加藤 克司
(国研)物質・材料研究機構 早瀬 元 久留米工業大学 山口 卓也
和歌山工業高等専門学校 大村 高弘 シーメンス(株) 武井 春樹
北海道大学 能村 貴宏 モリモトラボ 森本 雅之
(国研)産業技術総合研究所 鈴木 正哉 アンシス・ジャパン(株) 関末 崇行
信州大学 酒井 俊郎 信州大学 佐藤 光秀
東北大学 高橋 儀宏 山口東京理科大学 海野 コ幸
北海道大学 戸谷 剛  
■ 本書のポイント

◆次世代自動車の熱マネジメント◆  

・車両効率を向上するための熱マネジメント技術は?       
・EV用モータの熱モデルは?  モータの熱制御技術を詳解!  
・エンジンの熱効率向上と冷却損失の低減技術を徹底解説!
・モータ、インバータ、PCU、ECUの熱解析技術と設計のポイントを解説!
 

◆自動車室内の温度管理技術◆  
・ヒトの温熱快適性の形成メカニズムは? 温熱環境が身体に与える影響は?
・ヒトの温熱快適性を評価する技術、シミュレーション事例を詳解!
・ヒトを中心とした快適な空調を実現するには?                    
・自動車室内の空調技術、換気システムを徹底解説!  
・自動車室内の温度を大きく変化させないための技術は?               
・自動車用の遮熱材料、断熱材量の開発事例を掲載!
 

◆廃熱回収等の熱エネルギーの有効活用技術◆  
・廃熱回収機、回収システムを利用した熱エネルギーの有効活用技術を徹底解説!  
・ヒートパイプ、ヒートポンプの設計、高性能化と、それを利用した自動車における熱制御技術を詳解!  
・熱電変換材料の設計、高効率化、低温対応技術と、自動車で使用するためのアプローチを掲載!

■ 目  次

第1章 次世代自動車の熱マネジメントの方向性

第2章 ヒトの温熱的快適性の形成メカニズムと自動車室内のヒトの温熱快適性評価

第3章 自動車室内の温度管理、空調技術と設計

第4章 遮熱技術と材料の開発

第5章 断熱技術と材料の開発

第6章 蓄熱、潜熱技術と材料の開発

第7章 廃熱回収等、熱エネルギーの有効活用技術と部材の開発

第8章 ヒートポンプを利用した廃熱回収、熱エネルギーの有効活用技術

第9章 熱電変換材料の開発と、それを利用した廃熱回収、熱エネルギーの有効活用技術

第10章 エンジン、モータの熱管理と効率的な熱の利用

第11章 自動車の航続距離を伸ばすための省エネ技術


◇第1章 次世代自動車の熱マネジメントの方向性◇

第1節 車両効率向上のための熱マネジメント技術
1.エンジン熱効率向上と熱マネジメントの重要性
2.エンジンの熱バランスと廃熱の特性
 2.1 エンジンの熱効率の基礎
 2.2 エンジンの熱バランスと廃熱
 2.3 エンジン廃熱の能動的制御の例
3.自動車における熱マネジメント技術
 3.1 熱の形態での廃熱利用
 3.2 動力の形態での廃熱回収
 3.3 廃熱を利用した車室内空調
 3.4 電力の形態での廃熱回収
 3.5 燃料改質による化学的な廃熱回収
4.廃熱を利用した燃料改質と新規燃焼方式の組合せ
 4.1 排熱回収式メタノール改質HCCI燃焼エンジンシステム
 4.2 メタノール改質ガスによる着火制御の化学反応機構
 4.3 メタノール改質による廃熱回収と燃料着火性の連続制御
5.エンジン熱効率の向上と冷却損失の低減
 5.1 冷却損失低減の重要性
 5.2 冷却損失の低減と他の熱効率因子の関係
 5.3 直接噴射層状給気による冷却損失低減と熱効率向上

第2節 EVと熱モデル(EV用モータ制御モデル編)
1.EVと熱モデルのシステム設計
 1.1 モデルのシステムイメージ
 1.2 システム設計
2.EV走行制御
 2.1 座標系
 2.2 座標変換式
 2.3 PMSMモデル
 2.4 原理ブロック線図
 2.5 詳細ブロック線図
 2.6 制御パラメータの定数導出
3.EVの制御・電気・熱連携連動モデル
 3.1 EVの制御・電気・熱の挙動概要
4.協調ブレーキシステムモデル
5.シミュレーション結果
 5.1 協調ブレーキシステムモデルのシミュレーション結果
 5.2 EVモデル(協調ブレーキシステムモデル含む)のシミュレーション結果

第3節 EVと熱モデル(熱モデル編)
1.電気モデルと熱回路モデルの連成シミュレーションの考え方
 1.1 SPICE回路シミュレーションでの熱回路モデルの事例
 1.2 熱回路モデル(Cauer型)の抽出
 1.3 Spiceでの電気モデルと熱回路モデルの接続
2.VHDL-AMSでの電気モデルと熱回路モデルの接続
 2.1 EVシステムでの熱回路接続イメージ
 2.2 EV用モータ制御モデルに使用したモデル例
3.インバータの電気モデル、熱回路モデル
 3.1 SiC MOSFET モデル例
 3.2 SiC SBD(ショットキバリアダイオード) モデル例
 3.3 放熱回路モデル
4.モータの熱回路モデル
 4.1 モータ構造と熱回路モデル
5.EVモデルでのシミュレーション結果


◇第2章 ヒトの温熱的快適性の形成メカニズムと自動車室内のヒトの温熱快適性評価◇

第1節 夏季の車室内模擬環境における局所冷風についての好み
1.温熱環境
2.皮膚温への影響
3.温冷感・快適感への影響
4.皮膚温と温冷感・快適感との関係

第2節 環境ストレスが体温調節・循環調節に及ぼす影響
1.温熱ストレスと生体反応
2.自律性体温調節
3.温度計測
4.暑さと循環調節
5.暑さによる判断力への影響

第3節 サーマルマネキンを用いた温熱環境の評価と車室内快適性評価手法
1.等価温度の定義とサーマルマネキンを用いた温冷感評価手法
2.サーマルマネキンを用いた温冷感評価実験
 2.1 実験手順概要
 2.2 計測室および計測器
 2.3 サーマルマネキンの仕様
 2.4 等価温度
 2.5 熱伝達率と着衣熱抵抗値(クロ値)のキャリブレーション実施
 2.6 ベンチレーションシート
 2.7 ベンチレーションシートを用いた実験概要
3.温冷感評価試験結果
 3.1 着座時接触部位表面の体圧測定結果
 3.2 ベンチレーションシートとの接触面積
 3.3 等価温度と温冷感
 3.4 サーマルマネキンの等価温度
4.考察

第4節 温熱快適性評価指標「等価温度」のCFD解析
1.等価温度の定義と特徴
2.等価温度の計測
 2.1 サーマルマネキンを用いた等価温度の計測方法
 2.2 等価温度の計測事例
3.等価温度の数値解析
 3.1 等価温度の数値解析手法
 3.2 等価温度のCFD解析事例
4.等価温度の解析結果と考察
 4.1 温熱環境の解析結果
 4.2 解析結果と実験結果との比較
 4.3 考察

第5節 車内の温度変化パターンの違いによるドライバの覚醒度と温熱快適性の変化
1.室内空間の環境要素と温熱環境 
2.温熱環境要素と覚醒度・作業パフォーマンス
3.車内空間におけるドライバの覚醒度と温熱快適性

第6節 scFLOW/SCRYU/TetraのJOS機能の開発
1.SCRYU/TetraのJOS機能の開発
 1.1 人体熱モデルの選定
 1.2 JOSと熱流体解析の連成
 1.3 人体形状、着衣条件の提供
 1.4 GUIの開発
 1.5 JOS機能で得られる解析結果
2.scFLOWのJOS機能の開発
 2.1 scFLOWについて
 2.2 scFLOWのJOS機能における改良点


◇第3章 自動車室内の温度管理、空調技術と設計◇

第1節 次世代自動車の車室内空調技術
1.次世代自動車の空調システム技術と温熱快適
2.人体熱平衡と温熱快適性の予測
 2.1 温冷感と温熱快適感
 2.2 温熱快適性の予測評価に関する基本コンセプト
 2.3 人体内部・体表〜環境間の熱平衡計算の構成
3.SET*による温熱環境の定量評価
 3.1 人体内部・体表〜環境間の伝熱モデルと体温調節モデル
 3.2 熱的ストレスパラメータの抽出とSET*
 3.3 SET*と快適ゾーン
4.代謝量が1metと異なる場合のSET*と温熱快適性
 4.1 SET*のパラドックス
 4.2 中立時のSET*および中立ゾーン幅の代謝量依存
5.次世代自動車の空調システムの最適化設計

第2節 自動車室内の温熱環境シミュレーション
1.数値解析方法
 1.1 解析モデル
 1.2 解析格子
 1.3 基礎方程式および計算手法
 1.4 乱流モデル
 1.5 初期条件
 1.6 境界条件
2.数値解析結果と考察
 2.1 解析結果の妥当性検証
 2.2 換気モードによる気流特性の違い
 2.3 車室内温度低減

第3節 通気性とクッション性を両立する三次元スプリング構造体の自動車への応用
1.温熱快適性を取り巻く環境
2.三次元スプリング構造体の特長
 2-1 反発性
 2-2 通気性
 2-3 耐久性
 2-4 衛生性
 2-5 環境適合性
3.三次元スプリング構造体の自動車シートへの適用例
 3-1 三次元スプリング構造体を用いた空調シートの作製
 3-2 三次元スプリング構造体と不織布を組み合わせた空調シート
4.発汗マネキン着座時の評価
 4-1 発汗マネキンでの評価方法
 4-2 発汗マネキンでの評価結果
5.主観評価
 5-1 主観評価方法
 5-2 主観評価結果

第4節 電気自動車(EV)の防曇・空調・換気システムの省電力化
1.高分子収着剤とは
2.高分子収着剤の担持シートが示す水蒸気の選択透過性
3.電気自動車(EV)の防曇効果検証
 3-1 吸湿ブロックを通過する空気の状態変化
 3-2 実車(日産リーフ)による実験結果
4.吸湿作用を利用する独自のEV向け空調システム


◇第4章 遮熱技術と材料の開発◇

第1節 合わせガラス用遮熱中間膜の開発
1.合わせガラス用中間膜
 1.1 合わせガラスと中間膜
 1.2 中間膜の材料
2.設計指標
 2.1 太陽光のエネルギー
 2.2 日射熱取得率
3.遮熱中間膜
 3.1 遮熱中間膜とは
 3.2 赤外線吸収型遮熱中間膜
 3.3 赤外線反射型遮熱中間膜
4.遮熱中間膜の機能について
 4.1 期待効果
 4.2 車内温度低減効果
 4.3 電費(燃費)改善効果
 4.4 ジリジリ感低減効果

第2節 酸化亜鉛系材料を用いた紫外線・赤外線遮蔽フィルムと可視光透過性
1.導電性酸化亜鉛粉末の特徴
2.粉末の分光反射率
3.塗布膜の分光透過率・反射率・吸収率
4.蒸着膜の分光透過率・反射率・吸収率

第3節 酸化物半導体の表面プラズモンを用いた透明反射遮熱フィルムの開発
1.ITOナノ粒子の構造的及び光学的制御
 1.1 ITOナノ粒子の結晶解析
 1.2 ITOナノ粒子の表面プラズモン
3.ITOナノ粒子薄膜の表面プラズモンと光学機能
 3.1 赤外域の反射性能
 3.2 ナノ粒子間ギャップと共鳴反射スペクトル
4.赤外反射性能と機械的応答
5.ナノ粒子表面の化学的性質と反射性能
6.マイクロ波帯域の電波透過性

第4節 自動車用広領域紫外線カットタイプウインドーフィルムの開発
1.ウインドーフィルムについて
2.ウインドーフィルムと紫外線
3.紫外線カットウインドーフィルムの設計
4.紫外線カット領域の広範囲化
5.広範囲で紫外線をカットするウインドーフィルムの設計

第5節 可視光透過・赤外線反射塗料の遮熱技術と塗料設計
1.赤外線反射型透明塗料のコンセプト
 1.1 技術調査
 1.2 コンセプト
2.赤外線反射型透明塗料の設計
 2.1 フィラーの構造設計
 2.2 多層膜のフィラー化、及びフィラーを用いた塗料の製造と塗膜化
 2.3 フィラーの配列技術
 2.4 ヘイズの低減
3.赤外線反射型透明塗料の性能確認
4.赤外線反射型透明塗膜の電波透過性

第6節 高反射率塗装による車室内熱環境変化と、燃費向上・環境影響削減効果
1.自動車室内の熱環境
 1.1 車室内熱環境の形成要因
 1.2 車室内熱環境の緩和方法
2.高反射率塗料
 2.1 塗料の機能
 2.2 日射スペクトルと分光反射率
 2.3 日射反射率
 2.4 自動車への高反射率技術の適用
3.自動車塗装と高反射率塗料
 3.1 自動車塗装の手順と役割
 3.2 塗装設計
 3.3 高反射率塗装による日射反射率の向上
 3.4 市場展開
4.車室内熱環境緩和効果
 4.1 日射反射率向上による効果の実測
 4.2 自動車用高反射率塗装による効果の実測
 4.3 走行時における効果の実測
5.実燃費改善効果およびCO2排出削減効果
 5.1 カーエアコンと燃費
 5.2 静止時における効果の実測
 5.3 実燃費改善効果およびCO2排出削減効果の評価
 5.4 副次的な効果
 5.5 アジア諸国への展開
6.ヒートアイランド緩和効果

第7節 ナノ電子線分光法を用いた熱線遮蔽フィルター材料の新たな評価技術の開発
1.TEMを用いた分光測定と装置概要
 1.1 電子エネルギー損失分光法
 1.2 角度分解EELS測定
 1.3 装置概要
2.EELSを用いたバルクCWO結晶の誘電特性解析
 2.1 EELS測定を用いたCWOキャリア電子によるプラズモン解析
 2.2 角度分解EELS測定によるCs0.33WO3結晶のプラズモン異方性
3.CWOナノ粒子の誘電応答解析
 3.1 ナノ粒子による誘電応答
 3.2 Aloof ビーム条件を用いたCWOナノ粒子の異方的誘電特性評価

第8節 スマートウィンドウの自動車への応用と調光ミラー
1.窓ガラスの遮熱性能
2.自動車の窓ガラスと燃費
3.スマートウィンドウ
 3.1 薄膜型エレクトロクロミック
 3.2 溶液型エレクトロクロミック
 3.3 SPD型エレクトロクロミック
 3.4 液晶型エレクトロクロミック
4.調光ミラー

第9節 塗布型調光デバイスの自動車窓への応用
1.自動車窓の熱制御技術の動向
2.調光技術のトレンド
3.塗布型調光デバイスの開発
 3.1 プルシアンブルー型錯体ナノ粒子分散インク
 3.2 遮熱性能の獲得
 3.3 スリットコータを用いた塗布型調光デバイスの大型化


◇第5章 断熱技術と材料の開発 ◇

第1節 自動車と断熱技術、次世代自動車に求められる断熱
1.次世代自動車の断熱技術における現状と課題
 1.1 パワートレインの進歩と断熱
 1.2 電動車両の課題
 1.3 車両の断熱技術
2.次世代自動車に求められる断熱技術の将来像と技術ロードマップ
 2.1 総合的な車両断熱技術
 2.2 その他の次世代自動車に期待される断熱技術

第2節 柔軟で透明なナノ断熱材料の開発
1.ナノサイズの多孔質構造による断熱
 1.1 ナノサイズの多孔質構造による断熱の原理
 1.2 光透過性とナノ断熱構造
 1.3 ナノ断熱材料開発の困難さと開発例
2.ナノ断熱材料の実例
 2.1 シリカエアロゲル
 2.2 バイオナノファイバーのエアロゲル
 2.3 ナノ発泡ポリマー
3.断熱材の評価についての問題

第3節 高強度エアロゲルの開発とその断熱性能
1.コアシェル型多孔体の背景
 1.1 シリコーン多孔体
 1.2 ベーマイトナノファイバーの特徴とその多孔体
2.コアシェル型多孔体
 2.1 ゾル―ゲル法によるモノリス型多孔体作製
 2.2 コアシェル型多孔体の特徴

第4節 真空断熱材の開発動向と断熱材の熱特性評価方法
1.真空断熱材の熱伝導率評価方法
 1.1 保護熱板法
 1.2 熱流計法
2.真空断熱材の芯材の熱伝導率推定方法
3.断熱材の熱伝導率解析


◇第6章 蓄熱、潜熱技術と材料の開発◇

第1節 高密度蓄熱が可能な潜熱蓄熱マイクロカプセルの開発
1.MEPCM作製方法
2.作製結果
 2.1 Ga粒子の粒度分布
 2.2 化成被膜処理後および酸化皮膜処理後(MEPCM化後)の試料の構造
 2.3 酸化物シェル形成メカニズム
 2.4 作製したMEPCMの性能

第2節 粘土系吸着剤を用いた熱利用システムの開発
1.粘土系蓄熱剤ハスクレイ
 1.1 低温再生型吸着材
 1.2 アロフェン・イモゴライト
  1.2.1 アロフェン・イモゴライトの概要
  1.2.2 アロフェンを用いた自律的調質材料の開発
  1.2.3 イモゴライトを用いた結露防止剤の開発
 1.3 ハスクレイ
  1.3.1 ハスクレイの概要
  1.3.2 ハスクレイの合成方法
  1.3.3 ハスクレイの構造
  1.3.4 ハスクレイの吸着性能
2.低温排熱活用型蓄熱システム
 2.1 蓄熱システムの概要
 2.2 吸着剤蓄熱システムの実証試験
  2.2.1 オフライン熱輸送型の実証試験
   2.2.1.1 蓄熱サイト
   2.2.1.2 放熱サイト
  2.2.2 定置型の実証試験


第3節 エマルション型蓄熱材の開発
1.有機系相転移材料(OPCM)を水中に分散したOPCM/Wエマルション(エマルション型蓄熱材)の課題:OPCM滴の過冷却
2.有機系相転移材料(OPCM)を水中に分散したOPCM/Wエマルション(エマルション型蓄熱材)の課題の解決:OPCM滴の過冷却の抑制

第4節 ガラス材料による全固体型潜熱蓄熱材料の創製
1.二酸化バナジウム
2.VO2分散ガラスの作製
 2.1 マトリックスガラスの作製
 2.2 インコーポレーション法によるVO2結晶の分散
 2.3 マトリックスガラス中に分散したVO2結晶の組織観察
3.O2分散ガラスの蓄熱特性
 3.1 蓄熱量の評価
 3.2 温度保持・繰り返し特性の評価

第5節 相変化せずに蓄熱する固体蓄熱材の開発
1.固相-固相相変化物質(SS-PCMs)の種類
2.固相-固相相変化物質(SS-PCMs)の熱特性

第6節 蓄熱材の蓄熱機構に関する計算化学からのアプローチ
1.計算化学手法と蓄熱現象
2. 潜熱蓄熱の計算化学
 2.1 既存糖アルコールの熱物性解析と新材料分子のための設計指針
 2.2 新材料分子の構築と融解潜熱の評価
3.化学蓄熱の計算化学
 3.1 第一原理計算を用いたアルカリ土類金属化合物系の原理的な反応熱計算
 3.2 第一原理分子動力学計算を用いた反応素過程のシミュレーション


◇第7章 廃熱回収等、熱エネルギーの有効活用技術と部材の開発◇

第1節 排気熱回収器による自動車燃費の向上
1.自動車の排気熱エネルギー
2.排気熱回収器について
 2.1 車両搭載位置
 2.2 原理
 2.3 基本構造
 2.4 熱交換器
 2.5 制御バルブ
 2.6 制御駆動力
 2.7 排気熱回収器の熱交換効率
3.燃費・暖房性能への効果
 3.1 実用燃費効果
 3.2 モード燃費効果

第2節 車両用小型吸収冷凍機の開発
1.吸収冷凍機について
2.吸収冷凍機の車両搭載について
 2.1 傾斜対応
 2.2 加減速、振動対応の開発
3.吸収冷凍機の応用について
 3.1 低温加熱源での利用について
 3.2 蓄冷としての利用可能性について

第3節 高伝熱SiCハニカムを用いた新型排熱回収システム(SiC-EHRS)の開発
1.高伝熱SiCハニカムを用いた排ガス熱交換器
 1.1 排ガス熱交換器用の材料
 1.2 SiC熱交換器の基本構造
2.同軸バイパス型SiC-EHRSの開発
 2.1 既存EHRSの構造と機能
 2.2 同軸バイパス型SiC-EHRSのコンセプト
3.バイパスレス型SiC-EHRSの開発
 3.1 常時回収タイプ
 3.2 パッシブ熱遮断タイプ
4.自動車用排熱回収システムへの適用
 4.1 実車条件におけるEHRSの性能
 4.2 超小型SiC-EHRS(常時回収タイプ)

第4節 エンジンの排気を利用して発電する回生ターボの開発
1.自動車への環境対応の要求と電動化
2.自動車用内燃機関の熱効率向上
 2.1 内燃機関の熱効率
 2.2 他熱機関の熱効率事例
3.排気回生ターボの開発
 3.1 排気損失の回生利用技術
 3.2 排熱回収技術
 3.3 排気ガスのガス圧&流量エネルギー利用する技術
 3.4 排気回生ターボ「TurboGenerator」の開発
4.モータースポーツと排気回生過給機技術
 4.1 モータースポーツ・レース分野
 4.2 レースでの排気回生過給機技術事例


◇第8章 ヒートポンプを利用した廃熱回収、熱エネルギーの有効活用技術◇

第1節 ヒートパイプを用いた熱制御技術
1.ヒートパイプの熱収支と制御モデル
2.ヒートパイプの温度分布

第2節 ケミカルヒートポンプを利用した廃熱回収システムの開発
1.内燃機関搭載車両における廃熱リユース・リサイクル
2.ケミカルヒートポンプによる熱リサイクル技術
3.内燃機関搭載車両におけるケミカルヒートポンプシステム開発事例
4.EV車両におけるケミカルヒートポンプシステム開発事例

第3節 輸送用機器におけるループヒートパイプ式冷却システムの開発
1.LHPの設計および製作
 1.1 凝縮器
 1.2 蒸発器
 1.3 CCと封入量
 1.4 蒸発器の高性能化
2.評価方法および実験条件

第4節 ループヒートパイプの概要、設計方法と性能評価
1.熱輸送技術の中でのLHP位置づけ
2.LHPの構成および動作原理
3.LHPの応用展開および課題
4.LHPの多機能化に向けた取り組み


◇第9章 熱電変換材料の開発と、それを利用した廃熱回収、熱エネルギーの有効活用技術◇

第1節 熱電素子を利用したエンジン排熱回生システムの構造設計アプローチ
1.エンジン用熱電発電システム
 1.1 エンジン排熱回生技術の課題
 1.2 エンジン用熱電発電システム概要と課題
2.TEG新構造コンセプトと原理証明
 2.1 真空化片側フローティング構造
 2.2 FEMによる応力緩和効果検証
 2.3 伝熱特性検証
 2.4 TEG性能テスト
3.熱電発電ユニット設計のCAE技術
 3.1 モジュール製造時解析
 3.2 実稼働時解析

第2節 自動車向けホイスラー化合物熱電材料の開発
1.ホイスラー型Fe2VAl熱電デバイスの研究開発
 1.1 ホイスラー型Fe2VAl合金の熱電性能
 1.2 ホイスラー型Fe2VAl合金の熱電モジュール化技術の開発
 1.3 Fe2VAl熱電モジュールの発電性能と耐久性
2.自動車へのFe2VAl熱電発電ユニットの搭載検討
 2.1 熱電発電による自動車排熱の有効活用
 2.2 自動車排熱を想定した発電性能の検討
 2.3 自動車への搭載に向けた発電試験

第3節 有機-無機材料を用いたフレキシブル熱電モジュール
1.有機-無機材料の混合による熱電塗布薄膜
 1.1 PEDOT:PSS-Bi2Te3コンポジットの熱電特性
 1.2 Bi2Te3微粒子の生成
 1.3 Bi2Te3微粒子とPEDOT:PSSの混合
 1.4 Bi2Te3とPEDOT:PSS界面の熱抵抗
2.熱電塗布薄膜の材料開発

第4節 劣化しない安心・安全なフレキシブル熱電変換薄膜
1.自動車におけるフレキシブル熱電変換素子の用途
2.熱電変換素子としてのSiGe
 2.1 バルクSiGe熱電変換素子
 2.2 SiGe熱電薄膜の研究開発
3.フレキシブルSiGe熱電薄膜に向けた層交換法の研究
 3.1 層交換の原理と合成膜の特徴
 3.2 層交換合成したSiGe薄膜の熱電特性

第5節 高温用ホウ素系熱電材料の開発
1.ホウ素系ネットワーク構造物質
2.ホウ素系熱電材料の歴史
3.熱電3元系アルミノボライドの魅力
4.YAlB14の熱電特性
5.MgAlB14の熱電特性
6.MAlB14の金属価電子数(電子則)とゼーベック係数

第6節 高出力フレキシブル熱電モジュールの開発
1.熱電材料およびモジュールの開発
 1.1 熱電材料の開発と大量生産技術
 1.2 熱電モジュール標準製造プロセス技術
 1.3 熱電モジュールの発電性能評価技術
2.熱電モジュールの発電特性と耐久性評価

第7節 窓ガラス温度差発電に向けた薄膜透明熱電材料開発
1.熱電発電
 1.1 未利用熱と熱電材料の性能指数
 1.2 低温の未利用熱
 1.3 熱電発電モジュール
 1.4 温度差のついたガラスの利用と薄膜透明熱電材料
2.薄膜熱電材料開発
 2.1 ナノ構造を用いた熱伝導率低減
 2.2 出力因子維持と熱伝導率低減の同時実現
3.透明熱電材料開発
 3.1 薄膜透明酸化物の熱電性能
 3.2 ナノワイヤ含有ZnO薄膜

第8節 二次元物質で高効率な熱電変換材料の開発
1.低次元材料の熱電効果
2.電気二重層トランジスタを用いた半導体材料の熱電計測 
 2.1 熱電効果
 2.2 電界効果によるキャリアドーピング
3.酸化物半導体における熱電特性の電界制御
4.二次元材料における熱電効果 
 4.1 低次元材料における熱電特性の最適化
 4.2 電気化学反応を用いた低次元熱電材料の探索

第9節 低温用の熱電素子に使用できる高性能材料
1.低温用材料の候補物質
 1.1 Bi-Sb合金
 1.2 Bi2Te3系材料
 1.3 CsBi4Te6
 1.4 その他の物質
2.一次元テルル化物M4SiTe4における低温で高い熱電変換性能
 2.1 M4SiTe4の熱電変換性能
 2.2 低温における高い熱電変換性能の起源

第10節 PEDOT系導電性高分子の熱電変換材料応用
1.熱電変換発電の自動車排熱利用応用
2.PEDOT系導電性高分子
3.PEDOT系導電性高分子の熱電変換材料応用
4.PEDOT:PSS 熱電変換薄膜の成膜性と熱電変換特性の向上技術

第11節 新しい垂直熱電変換技術「磁気熱電効果」とそれを利用した熱電モジュール
1.これまでの熱電変換と磁気熱電効果
 1.1 従来型熱電変換
 1.2 磁気熱電効果
2.トポロジカル磁性体の物理
 2.1 バンド構造とトポロジカル半金属
 2.2 ワイル半金属
 2.3 ワイル磁性体における巨大ベリー曲率効果
 2.4 ノーダルライン半金属
3.トポロジカル磁性体における巨大磁気熱電効果
 3.1 ワイル反強磁性体Mn3X (X = Sn, Ge)
 3.2 ワイル強磁性体Co2MnGa
 3.3 鉄系材料における巨大磁気熱電効果

第12節 熱フォノンエンジニアリングによる熱電変換材料開発
1.ナノ構造と熱電変換材料開発
2.熱電変換材料開発における熱フォノンエンジニアリングの基礎
3.熱電変換材料開発への応用

第13節 マテリアルズ・インフォマティクスを活用したスピン熱電材料の開発
1.スピン熱電材料
2.マテリアルズ・インフォマティクス
3.解釈可能な機械学習を用いたスピン熱電材料開発
 3.1 材料ビッグデータの作成/収集
 3.2 解釈可能な機械学習モデルの構築
 3.3 人間による解釈と材料スクリーニング
 3.4 材料合成


◇第10章 エンジン、モータの熱管理と効率的な熱の利用◇

第1節 ガソリンエンジンの熱効率向上と省燃費化技術の動向
1.自動車用動力源の分類とガソリンエンジンの特徴
2.最近のガソリンエンジンの熱効率向上技術と省燃費化技術
3.個々の熱効率向上技術、省燃費技術の概要

第2節 エンジンの冷却損失の低減と冷却損失低減時の排熱の回収技術との組み合わせについて
1.大型ディーゼルエンジンにおけるヒートバランス
2.冷却損失の低減と排気損失の関係性について
 2.1 冷却損失の低減率に対する排気エネルギーの変化について
 2.2 多段燃料噴射による冷却損失低減と排気エネルギーの変化
3.冷却損失低減による排熱回生のポテンシャルについて
 3.1 想定したターボコンパウンドシステム
 3.2 ターボコンパウンドを利用した排熱回生の効果予測

第3節 熱を考慮したECUの次世代開発・設計プロセス
1.ECUを取り巻く熱的な環境
2.熱設計へのCFDツールの導入とその効果
3.CFDツールの利用者拡大とフロントローディングの実現
4.過渡解析ニーズの高まり
5.半導体パッケージのモデル化手法とその特徴
 5.1 D2ELPHIモデル
 5.2 DNRC/DSRCモデル
6.マルチドメイン設計への応用
 6.1 DSRCモデルを用いたワイパモータ制御用ECUのマルチドメイン解析
 6.2 BCI-ROMモデルを用いたパワーカードのマルチドメイン解析

第4節 PCUとモータの発熱メカニズムと冷却・放熱技術
1.PCUとモータの発熱メカニズム
 1.1 PCUの発熱メカニズム
 1.2 モータの発熱メカニズム
2.冷却・放熱技術の基本
 2.1 伝熱
 2.2 放熱と温度上昇
3.PCUの冷却・放熱技術
 3.1 パワーデバイスの冷却
 3.2 パワーデバイスの放熱設計
 3.3 PCUの冷却法
 3.4 PCUの冷却の実際 
 3.5 PCU冷却の今後の展望
4.モータの冷却・放熱技術
 4.1 モータの上限温度
 4.2 モータ内部の伝熱
 4.3 モータの冷却
 4.4 車載モータの冷却・放熱技術

第5節 EV用インバータとモータの熱解析
1.xEV用インバータの熱解析
 1.1 PCUの熱解析
 1.2 パワーデバイスの熱解析
 1.3 電源システムの熱設計と評価
2.xEV用モータの熱解析
 2.1 モータの3次元熱解析
 2.2 モータの縮約モデル
 2.3 鉄損計算の進化
3.熱解析モデルの活用
 3.1 汎用ツール連携の動向
 3.2 GPUを用いた高速計算技術


◇第11章 自動車の航続距離を伸ばすための省エネ技術◇

第1節 自動車の省エネに向けたフリーピストンエンジンリニア発電システム
1.フリーピストンエンジンリニア発電システム(FPEG)
 1.1 原理
 1.2 FPEGの特徴
 1.3 ピストン動作制御技術(PMC)
2.PMCを利用した発電出力の増加
 2.1 図示仕事の向上
 2.2 発電損失の低減
3.PMCを利用したエンジン始動推力低減
 3.1 エンジン始動時の問題点
 3.2 共振始動の推力低減効果

第2節 沸騰冷却による次世代車載電子機器向け省エネ冷却技術
1.次世代自動車における電力使用量の傾向予想
 1.1 内燃機関制御から電気エネルギー制御の時代へ
 1.2 自動運転向けプロセッサの消費電力
 1.3 車載インバータの発熱密度
 1.4 電動ウォーターポンプが浪費する電力量の概算と無電源冷却への期待
2.沸騰冷却技術とは
 2.1 さまざまな冷却技術と特徴
 2.2 沸騰冷却の課題
 2.3 限界熱流束を上回る沸騰冷却技術〜気泡微細化沸騰
3.気泡微細化沸騰(MEB)を使った冷却デバイスの研究開発状況の紹介
 3.1 伝熱面めっきコーティングによるMEB特性変化
 3.2 プールサイズがMEB発生に及ぼす影響


自動車 熱 マネジメント 書籍