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第27回機械要素技術展

 

エボニック、新世代のEV用高電圧バッテリーパックを共同開発

 エボニック インダストリーズは、自動車用複合材料設計の企業コンソーシアム・ベスタロを構成するメンバーの一員として、新世代の電気自動車(EV)用高電圧バッテリーパック「ピュア・パフォーマンス・バッテリー(PPB)」を開発した。エボニックの硬化剤を使用して製造された新しいコンセプトのバッテリーシステムは、金属やCFRPに代わる安全、軽量、コスト効果の高いソリューションを自動車業界に提供する。

ピュア・パフォーマンス・バッテリー(PPB)
ピュア・パフォーマンス・バッテリー(PPB)

 

 2019年末に結成されたベスタロは、まずエボニックのエポキシ硬化剤VESTALITE® Sをベースに、コスト効率の高い新しいグラスファイバー-シートモールディングコンパウンド(GF-SMC)のカバーを開発した。これは高コストの材料で作られた同等性能のカバーと比較し、バッテリーハウジングの約10%軽量化を実現する。また、高性能のSMC材料は金属筐体と同等の性能を保ちながら、車両との統合に必要な設計自由度を追求できる。

 2021年初めに、パートナー企業であるロレンツ・クンストシュトフテクニック社が製造したベスタロの新しいGF-SMC カバーの成功が発表された。それに続き、ティア1自動車部品メーカーのミンス社が加わり、コンソーシアムはさらに強化された。

 ミンス社のアルミニウムソリューションに関する深いノウハウが加わったことで、耐底面衝撃性の向上と車両との統合という、現在のバッテリーパックに関する二つの大きな課題でに取り組むことができた。

 側面および底面への耐衝撃性能に対するOEMの厳しい要求に応えるためコンソーシアムでは、底面構造をミンス社が開発したアルミニウム製サンドイッチプレートに変更している。

 この変更は、耐底面衝撃性能を高めるだけでなく、余分な側面の変形要素を減らしたため、空いたスペースをバッテリーセルに使用することができるようになった。さらに、耐底面衝撃性能の向上により、モジュール搭載に必要なスペースも縮小することができた。これらの要因からコンソーシアムが以前製造していた製品と比較し、バッテリーパックの外寸はほぼ同じままで、全体の容量を65kWhから75kWhと、10kWh向上させることが可能になった。

 エボニックの複合材料および接着剤のマーケティング責任者セバスチャン・デ・ナルド氏は、「当社の新しいバッテリーパックは性能を重視して設計されている。VESTALITE®硬化剤の優れた性能により、独自のエポキシSMCカバーの耐火性および衝突挙動の面で優れた性能と安全性を実現することが可能となった。また、当社の幅広いマテリアルツールボックスと専門知識を駆使し、グラスファイバー・コンポジット材のEMIシールディング性能に関するあらゆる懸念を克服することに成功している。その結果、顧客の個別要件に合わせてピュア・パフォーマンス・バッテリー性能を調整することができるようになった」と述べている。

 フォワードエンジニアリング社独自のBEVフロア構造開発ツールを用いて設計・検証されたこの新しいバッテリーは、長さ約2.1m、幅約1.58m、最大高さ0.15~0.22m(ペントハウス構造)で、様々な車両構造に適している。また、モジュール数を柔軟に調整でき、複雑な形状を一つの工程で製造できるため、バッテリー性能を各地域の要件に合わせることができる。

 スーパーセルのコンセプトは、ライオン・スマート社のライトバッテリーをベースとしており、計算上、常に200kW以上の電力で約13分の急速充電が可能(充電状態10%~80%)。

 自動車業界では、車両部品のサステナビリティの向上も重要なテーマであるため、新しいカバーは、バッテリーモジュールや周辺機器に素早くアクセスできるように、簡単に取り外せるように設計されている。さらに、カバー自体はロレンツ・クンストシュトフテクニック社独自のリサイクルプロセスにより再生可能で、新たな複合部品に再利用することができる。