EV バッテリー パック内で不適切なフォームを使用すると、熱伝達が増加し、湿気を吸収し、高電圧コンポーネントが損傷し、最終的には電気的故障、顧客からの苦情、または車両のリコールを引き起こす可能性があります。
最も効果的な解決策は、検証された熱、音響、および二次保護領域にのみ自動車グレードのメラミンフォームを使用することです。 オープンセルの熱硬化性構造により、軽量、吸音性、断熱性、固有の難燃性が実現します。ただし、独立した熱暴走バリアとして扱ってはなりません。
電気自動車用リチウムイオン電池パック。画像出典: 米国エネルギー省代替燃料データセンター .
低コストのフォームが溶けたり、収縮したり、液体を吸収したり、圧縮回復を失ったりすると、バスバーや高電圧配線が露出し、摩耗、絶縁アラーム、短絡、またはパックレベルの故障が発生する可能性があります。
正しい解決策は、実際の機能、環境、検証基準に従ってフォームを選択することです。 エンジニアは、温度耐性、可燃性、圧縮力、湿気による挙動、化学的適合性、振動、清浄度、接着剤の耐久性を評価する必要があります。車両の内装用に承認されたフォームが、必ずしもバッテリーのエンクロージャに適しているわけではありません。
断熱材を厚くするとバッテリーパックの質量が増加しますが、可燃性吸音フォームは高電圧コンポーネントの近くに不必要な火災負荷を加える可能性があります。
メラミンフォームは、軽量で吸音性、断熱性、難燃性を兼ね備えています。 BASFは、Basotectについて、軽量で広い温度範囲にわたって安定した物理的特性を備えた、柔軟な連続気泡の熱硬化性メラミン樹脂フォームであると説明しています。[1] この材料は、炎にさらされると溶けて燃焼液滴を生成するのではなく、炭化します。
EVのバッテリー要件 |
メラミンフォームの利点 |
エンジニアリングの限界 |
|---|---|---|
軽量化 |
低密度オープンセル構造 |
密度はグレードや表面処理によって異なります |
断熱性 |
常伝導熱伝達を低減します。 |
独立した熱暴走バリアではない |
火災の挙動 |
熱硬化性構造は燃焼液滴に溶けません。 |
完全なラミネートはまだテストする必要があります |
騒音対策 |
オープンセルが空気中の音エネルギーを吸収 |
構造的な振動減衰に代わるものではありません |
複雑な形状 |
切断、スタンピング、ラミネート、熱成形が可能 |
粉塵と寸法の公差を管理する必要がある |
湿気への暴露 |
疎水化処理も可能 |
未処理のフォームは湿気を吸収する可能性があります |
セルの通気口、鋭利なバスバー、サポートされていないケーブル、または排水チャネルにフォームを設置すると、ガスの放出が妨げられ、摩耗、汚染、または電気的クリアランスの問題が発生する可能性があります。
より安全な解決策は、制御された二次断熱およびNVHエリアに変換メラミンフォームを配置することです。 一般的な用途には、バッテリー カバーのアブソーバー、保護されたエンクロージャの空洞、冷却ダクト、サービス カバー、パックと車両の床の間のスペースなどがあります。通気路、排水路、沿面距離、ケーブルの曲げ半径、およびコネクタへのアクセスは障害物がない状態にしておく必要があります。
標準的なメラミンフォームを完全な熱暴走シールドとして扱うと、極度の熱、炎、粒子、排気ガスが隣接するセルや客室に到達する可能性があります。
正しい解決策は、検証済みのバリア、制御された通気、パック構造、センサー、およびバッテリー管理戦略を組み合わせた多層保護システムです。 メラミンフォームは通常の熱伝達と音響ノイズを低減する可能性がありますが、熱暴走保護には通常、試験済みのマイカ、セラミック、エアロゲル、膨張性、または複合バリアシステムが必要です。材料の性能は原材料のデータシートだけでは確認できないため、UL Solutions はセルからモジュールおよびパックレベルへの伝播を評価します。[3]
EV ワイヤー ハーネスとバッテリー エンクロージャの間の制御されていない接触は、絶縁体を摩耗させ、断続的な故障を引き起こし、危険な高電圧絶縁アラームを引き起こす可能性があります。
成形メラミンフォームは二次的なガタつき防止または分離コンポーネントとしてのみ使用し、承認されたクリップ、導管、チャネル、摩耗スリーブは引き続き主要な拘束システムとして使用してください。 フォームはハーネスの荷重全体を支えてはなりません。圧縮力、ケーブルの動き、エッジの圧力、化学物質への曝露、および熱サイクル後の回復を検証する必要があります。
未処理の連続気泡フォームは結露を吸収し、寸法が変化し、重量が増加し、端子、バスバー、コネクタ、および電子制御ユニットの近くに湿気が侵入する可能性があります。
効果的な解決策は、湿気の多いバッテリー環境向けに疎水性処理または疎水性疎油性処理を指定することです。 BASF は、未処理の Basotect が親水性であることを特定し、材料を撥水性にできる含浸方法について説明しています。[1] 湿度エージング後に吸水量、乾燥挙動、イオン汚染、寸法変化、接着強度を確認する必要があります。
不適切な接着剤で接着された難燃性フォームは、振動中に剥がれたり、通気経路を遮断したり、電気接点を汚染したり、最終アセンブリの耐火試験に合格しなかったりする可能性があります。
解決策は、フォーム、表面仕上げ、接着剤、剥離ライナー、およびバッテリー基材を 1 つの完全な材料システムとして認定することです。 アルミニウム、コーティングされたスチール、およびエンジニアリング プラスチックについては、熱老化、湿気、振動、および液体への曝露後に接着性をチェックする必要があります。 フォームのみをテストすることはよくある仕様ミスであり、コストが高くなります。
サプライヤーのデータシートのみに依存すると、材料は受入検査に合格しても、車両の振動、火災暴露、浸漬、熱衝撃、またはパックの乱用試験中に不合格となる可能性があります。
解決策は、ターゲット バッテリ アセンブリ内で完成した変換済みコンポーネントを検証することです。 関連するプログラムには、車両および市場に応じて、UL 2580、IEC 62660-3、SAE J2464、SAE J2929、GB 38031、UN 38.3、および UNECE R100 が含まれる場合があります。[3][4]
検証エリア |
推奨チェック |
|---|---|
熱的挙動 |
熱伝導率、熱老化、収縮、温度サイクル |
ファイアーパフォーマンス |
未加工フォーム、接着剤ラミネート、および取り付けられたコンポーネントのテスト |
機械的耐久性 |
圧縮回復性、振動、摩耗、引裂き、寸法公差 |
耐環境性 |
湿度、浸漬、冷却液、電解液、油、洗浄液への曝露 |
電気的統合 |
クリアランス、沿面距離、汚染、ハーネスの動き、絶縁の監視 |
長さ、幅、厚さのみを含むリクエストでは、密度、圧縮力、接着剤、湿気処理、または可燃性の性能が間違ってしまう可能性があります。
最善の解決策は、機能ベースの仕様と代表的なアプリケーション情報を提供することです。 購入者は、動作温度、設置場所、基材、圧縮範囲、対象火災試験、湿気暴露、液体暴露、年間量、図面公差、および必要なサンプル寸法を送信する必要があります。
ツーリングの前に材料評価が必要ですか? バッテリーパックの図面、温度範囲、フォームの厚さ、接着剤の要件、およびターゲット規格を送信してください。大量生産の承認前に、圧縮、フィット、積層、および組み立てのテスト用に少量のサンプルを準備できます。
すべてのフォームグレードが認定された誘電保護を提供すると仮定すると、安全でない電気的クリアランスの決定が生じる可能性があります。
正確なグレードからの電気データを使用し、湿気と汚染条件下でコンポーネント全体をテストします。 メラミンフォームは通常の使用では非導電性である可能性がありますが、検証なしに認定された電気バリアを置き換えるべきではありません。
未処理の連続気泡メラミンフォームは湿気の多いバッテリー環境では水を吸収し、寸法が変化する可能性があります。
結露や液体にさらされる可能性がある場合は、疎水処理または適切な保護面を指定してください。 完成した部品は、浸漬、湿気老化、乾燥後にテストする必要があります。
セルに直接取り付けると、膨張許容量、冷却、通気、または熱伝播制御が妨げられる可能性があります。
直接セル接触は、バッテリー設計者の承認とセル、モジュール、およびパックの検証の完了後にのみ使用してください。 通常、高リスクの細胞領域の周囲には、制御されたギャップと専用の熱バリアが必要です。
一般的な温度表示から材料を選択すると、最終的なラミネートの収縮や性能の低下が発生する可能性があります。
フォーム、接着剤、および表面材の正確な組み合わせの連続および短期の温度制限を確認します。 BASF は、特定の自動車用 Basotect グレードは最大約 240°C の温度でも NVH 特性を維持できると報告していますが、これは熱暴走耐性を表すものではありません。[2]
材料名だけで選択すると、不必要なコストが発生したり、防火、音響、防湿性能が不十分になったりする可能性があります。
正確な成績を申請要件と比較してください。 メラミンフォームは軽量、吸音性、炎挙動の点で好まれることが多いですが、ポリウレタンは密閉性、弾力性、コスト面で異なる利点を提供する場合があります。
ケーブルの配線、コネクタへのアクセス、クリップの保持、磨耗、高電圧クリアランスを無視したフォーム設計は、単純な NVH コンポーネントを重大な電気的信頼性のリスクに変える可能性があります。
解決策は、ツールをリリースする前にフォームとワイヤー ハーネスを 1 つの統合されたバッテリー パック システムとして見直すことです。 15 年間の自動車用ワイヤー ハーネスの経験に基づいて、ケーブルの動き、エッジの接触、コネクタの保守性、圧縮荷重、湿気の経路、製造公差など、材料のみのレビューから逃れることが多い点に焦点を当てています。
私の専門的なルールはシンプルです。 最高の EV バッテリー絶縁材料とは、データシートが最も長い材料ではなく、切断、積層、組み立て、振動、経年劣化、および実際の車両の使用後にも安全な材料であるということです。
15 年間の自動車用ワイヤー ハーネス アプリケーションのレビュー
図面、塗布温度、ターゲットの厚さ、接着剤の要件、年間需要、および実用的な材料レビューやサンプルの推奨のための検証基準を共有します。
[1] BASF — Basotect メラミン樹脂フォームの特性と加工
[2] BASF — 自動車向け Basotect メラミンフォームの用途
