電池ハウジングではプラスチックが重要視される

May 23, 2023

スティーブン・ムーア 2022 年 7 月 2 日

電気自動車（EV）の生産が増加し、充電インフラの開発により長距離移動がより可能になるにつれ、自動車メーカーには車両の質量をさらに削減する責任が課されています。 比較的未開発の残りの用途の 1 つは、バッテリーのハウジングです。 いくつかのアライアンスと個々の企業が商用ソリューションの開発に競い合っています。

たとえば、ランクセスとカウテックス テキストロンは、実現可能性調査として直接長繊維熱可塑性プラスチック (D-LFT) とポリアミド 6 (PA 6) 樹脂を実験しています。 一方、Aimplas は、再利用可能でリサイクル可能な長繊維熱可塑性複合材料をベースにした、軽量車両用の持続可能な構造バッテリー ケースを開発しています。 放電したバッテリー パックはホットスワップ可能です。 他の開発において、Vestaro Consortium は、高電圧バッテリー モジュール ハウジング用の軽量シート成形コンパウンドに基づいた新しいアプローチを採用しています。

ランクセスが再び先頭に立って、EV バッテリー周辺部品にも進出が進んでいます。 ナイロンの供給業者によると、PA 6 と PA 66 は非常によく似た特性を持つ材料ですが、頻繁に互いに競合します。 最近、PA 66 の価格設定が緊迫しており、入手可能性が一時的に制限されているため、従来のアプリケーションでも PA 6 に置き換えられています。 ただし、通常は PA 66 から作成されていたコンポーネントの新しい開発が、PA 6 に直接実装されることが増えています。

現在の事例としては、ドイツの自動車メーカーの小型自動車EVに搭載されている車載充電器のカバーが挙げられます。 ランクセス社のデュレタン BKV50H3.0 で構成されており、重量の 50% のガラス短繊維で高度に強化されています。 カバーと充電器で構成されるシステムの製造元は、自動車、産業用、太陽光発電、および電気コネクタ システムの世界的なシステム サプライヤーである Leopold Kostal GmbH & Co. KG (ドイツ、リューデンシャイト) です。

この大規模な用途は、電気自動車のグリコール水冷媒による冷却用途に使用するために PA 6 化合物を加水分解安定化する必要がないという事実を強調しています。 「将来的には、このタイプのポリアミド 6 製品は、電気自動車用のカバーやその他の熱管理コンポーネントの量産において非常に一般的になるだろうと考えています。特に、流体コネクタや冷却装置の制御ユニットなどの用途に当てはまります。」システムです」と、ランクセスの高機能材料事業部門のテクニカル キー アカウント マネージャーであるベルンハルト ヘルビッチ博士は説明します。

内燃機関の冷却回路のプラスチック部品は、長い間 PA 66 の分野でした。これは、熱可塑性プラスチックが水とグリコールの混合物などの高温冷却剤に対して高い耐性があるためです。 しかし、純粋な電動パワートレインの熱管理の要件は、より低い温度へと移行しています。 完全電気自動車の場合、水とグリコールの混合物に対するポリアミド 6 コンパウンドの長期耐熱性は、場合によっては非常に長いストレス時間でも、ほとんどの部品で十分です。 したがって、カバーは車両の運転中に最大 85°C の温度に問題なく永久に耐え、最大 10 bar の破裂荷重が達成されます。 サンプルの長期テストにより、水とグリコールの混合物中の化合物の機械的特性がほとんど低下しないことも明らかになりました。 110°C、1.5 bar の圧力で 1,500 時間保管した後でも。 その結果、この材料はドイツの大手自動車メーカーの電気自動車の水冷部品に関する技術要件を満たしました。

カバーの長さは約 29 cm、幅は 12 cm で、かなりのフランジ長があります。 カバーはシールとともに充電器のアルミニウム製ハウジングにねじ止めされています。 PA 6 コンパウンドが示す高い強度と剛性により、カバーは厳格な気密性要件を確実に満たします。 Helbich 氏は、「そのために、Kostal と緊密に連携して機械コンポーネントの特性を最適化し、充填をシミュレーションすることで、射出成形プロセスで収縮と反りの最小値をどのように達成できるかを決定しました。」とコメントしています。

さらに、Durethan BKV50H3.0 は、銅を含まない H3.0 熱安定化処理を採用しており、冷却回路内の金属部品に電食が発生しません。 オイル、グリース、バッテリー電解液、道路用塩など、EV の動作に通常見られる媒体に対して耐性があります。

テキスト形式の詳細