軽量EVバッテリーエンクロージャ向け革新的材料

電気自動車（EV）の自動車市場シェアが拡大し続ける中、新たな駆動方式は自動車の設計、工学、製造に新しい視点を生み出しています。自動車産業では、より軽量で高強度かつ高い安全性を備えた製品が求められています。Envaliorのエンジニアリング材料の専門家は、革新的な新素材でこれらの要求に応えています。

Society of Plastics Engineers (SPE) 2024 Electric & Autonomous Vehicle (EAV) カンファレンス（米国ミシガン州トロイ）にて、Envalior AmericasのAutomotive Application Development EngineerであるKeith Kauffmannが、すべてエンジニアリングプラスチック製の完全機能高電圧バッテリーエンクロージャーの開発について発表しました。

このバッテリートレイは、EnvaliorとKautex Textronによる共同開発で、VW ID.3 EV車にレトロフィットされました。システムレベルでの試験を完了し、現在、車両による実走評価を進めています。

「構造用バッテリーエンクロージャーは、革新的な材料と機能統合を組み合わせることで、従来の金属設計と比較して軽量かつコスト効率に優れたソリューションを実現しています」とKauffmannは述べています。「この方式は、金属設計よりも低コスト・軽量・低カーボンフットプリントを実現します。」

この試作バッテリートレイはEnvalior製のDurethan® B24CMH2.0（PA6）とダイレクト長繊維技術（D-LFT）を組み合わせることで、最終製品において45%の長ガラス繊維含有率を実現しています。バッテリートレーはTepex熱可塑性複合シート技術を用いて強化されています。

PA6非強化製品は、D-LFT圧縮成形向けに特化して調整されています。160°Cまでの長期耐熱安定化、空気や酸素に曝されるプロセスへの安定化、排出物（例：煙、気体）の低減、優れた充填性とクランプ力の低減を実現する高流動性が最適化されています。

Keith KauffmannがSPEセッションの座長であるJeff Helmsよりセッション修了証を授与されています。

圧縮成形と組み合わせることで、D-LFTは成形者がガラス含有量を容易に調整でき、またガラスの種類や形状を柔軟に変更することも可能です。カーボンファイバーに近い性能を持ち、肉厚の大きな変化を伴う形状にも適しています。

圧縮成形は、D-LFTとTepex複合シートのオプション組み合わせも可能であり、構造強化および熱暴走からの保護性向上のソリューションを提供します。

熱可塑性バッテリーエンクロージャの実現された利点：

単一圧縮成形ステップ
部品および機能の一体化
組立工程の大幅な削減
全体的なコスト低減
高いリサイクル性と低炭素フットプリント
アルミニウム設計と比較した軽量化

「一体成形設計は複数部品トレイより高い寸法公差精度を実現し、シンプルな構造により生産スペースを削減できます」とKauffmannは述べています。「サプライヤー数の削減は物流負荷を軽減し、材料の一貫性向上にも寄与します。」

加えて、雲母シートとアルミ箔を追加することで、EV業界が要求する厳格な難燃性試験および電磁シールド（EMS）要件を満たします。

「材料のスマートな活用と高度な材料の導入により、バッテリーエンクロージャのような用途でさらなる部品統合が可能になると考えています」とKauffmannは述べています。「例えば、熱暴走保護には雲母シートが必要でしたが、Tepexがバッテリーエンクロージャトップカバーに組み込むことのできる熱暴走保護の可能性を持つと見ています。」
ソリューションプロバイダーとして、Envaliorは圧縮成形および射出成形の両方に対し、設計とエンジニアリング支援のための社内エンジニアリングノウハウと多様な提案を提供します。

Kauffmannは結論として述べています。「コストと重量に対応するため、プラスチック製バッテリーエンクロージャの市場からの需要が高まっています。圧縮成形はこのバッテリーエンクロージャ試作のために選定された成形技術として、インジェクションモールディングは非常に大型部品の成形にも適用可能です。インジェクションモールディングの主な利点は、機能統合性の向上と工程再現性の高さにあります。Envaliorは、お客様がバッテリーエンクロージャの要求性能およびコスト目標を達成するための、幅広い材料およびエンジニアリングソリューションを提供しています。