難燃性PBT+ASAグレードPocan®AF4130を使用した際のEVバッテリー損傷リスクの低減
自動車OEMがEVを設計・製造する際には、根本的に異なるエンジニアリングプロセスが求められます。PBTやPBTブレンドといったエンジニアリング熱可塑性樹脂は、EVバッテリー分野において多様な用途の可能性を有しています。特にPBTは、電気・電子自動車部品で広く利用されてきましたが、バッテリー用部品専用の材料を見つけるのは困難な場合があります。特定の要求を満たす必要があり、そのためEnvaliorとHellaはバッテリー固有のニーズを満たすBMUおよびCMUハウジング用途として、耐熱性・耐薬品性に優れたPocan AF4130材料を特別に開発しました。
電気自動車（EV）は今後も普及が進み、成長傾向にあります―新しい版の IEAの年次Global Electric Vehicle Outlook によると、2022年には全世界で1,000万台以上の電気自動車が販売され、今年は更に35%増加し1,400万台に達する見込みです。こうした販売拡大に対応するため、EVの開発・生産が進んでいます。自動車メーカーがこれら電動車両を設計・製造する際には、従来とは根本的に異なるエンジニアリングプロセスが求められます。
POCAN®（PBTおよびPBTブレンド）は、センサー、コネクター、アクチュエーターハウジングなど多くの電気・電子自動車部品において実績があります。ただし、バッテリー部品専用の材料を見つけることは課題となり得ます。なぜなら、材料にはバッテリー電解液、熱、薬品に対する耐性といった特定の要件を満たす必要があるためです。
バッテリーマネジメントシステムはEVのライフライン
EVにおいて、バッテリーマネジメントユニット（BMU）とセルモニタリングユニット（CMU）は極めて重要な役割を担います。CMUはバッテリーのデータを収集・監視し、充電状態、健康状態、バッテリーの状態管理を担当します。バッテリーが危険な状態に陥った場合、BMUがその原因を判定し、車両のエネルギーマネジメントシステムと連携して対応措置を制御します。これによりバッテリーの損傷を防ぎます。過充電や過放電はバッテリーを損傷させる可能性があります。
BMU用のハウジング部品には、コンパクトで薄型、統合化され、かつ難燃認証を取得していることが必要です。ハウジングの機能は、EVやハイブリッド車両のバッテリー内の高電圧電流センサーや絶縁監視ユニットを制御することです。CMUについては、複数の機能が統合されているため、形状が複雑になります。そのため、使用される材料には複雑な設計を実現するため、低反り性が求められます。
お客様のバッテリーハウジング要件を満たす複合材料
これらすべてのアプリケーション要件を満たすために、当社はHellaと共同でBMUおよびCMUハウジング用の材料を開発しました。当社は、EVの安全重要部品向け低反り性・難燃性PBT複合材料の経験を活かしています。この共同開発の成果がPocan® AF4130であり、30wt.% ガラス繊維強化、低反り性のPBT+ASAブレンドに低揮発性ハロゲン系難燃パッケージを含有しています。Pocan®は、優れた耐熱性・耐薬品性、卓越した電気的特性、機械的強度と剛性で知られています。
Pocan AF4130は低エミッション要求アプリケーションにも適しています
揮発性有機化合物および非金属自動車材料からの凝縮性物質のエミッション測定のため、ドイツ自動車工業会（VDA）規格に準拠した熱脱着分析試験を実施しました。これにより、材料はインテリア部品など低エミッションを要求されるアプリケーションに極めて適していることが示されました。
化学薬品耐性を評価するため、複数の化学媒体保存試験も実施しました。選定した材料は、オイル、燃料、洗浄剤、カーケア製品への暴露テストすべてに合格しました。いずれの試験においても表面損傷は発生しませんでした。
また、商業用リチウムイオンバッテリーで使用される電解質に対する耐性試験（非荷重暴露および外観観察、荷重下試験）も実施しました。試験体は電解質蒸気に暴露されましたが、ブレンド材料には目視できる亀裂は認められませんでした。
Envaliorのサービスによる最適ソリューションのご提案
当社のHiAnt®カスタマーサービスチームは、Hellaへ部品設計に関する提案を行い、ハウジング部品のCAE設計に必要な材料特性データを提供しました。さらに、Envaliorは金型流動解析の助言や現場での射出成形トライアルのサポートも行いました。Pocan® AF4130については、イオンクロマトグラフィー法により遊離イオン性ハロゲン化物含有量が10ppm未満であることを確認し、VDA270に準拠した臭気テストも実施されています。