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Oct 14, 2023

アルミニウム押出材がEVのバッテリーエンクロージャーの競争で勝利を収めている

アメリカのアルミニウム包装会社ボール・コーポレーションは今月、世界初の飲料缶を販売するためにセルベジャリア・マスターピースと提携すると発表した。

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電気自動車のバッテリー エンクロージャ (フレーム、ハウジング、バッテリー パックとも呼ばれる) には、バッテリー モジュールを保持して保護するという非常に単純な目的があります。 当然のことながら、さまざまな形状やサイズがあり、バッテリー モジュールのさまざまな特性に簡単に適合させることができます。

他の自動車部品と同様に、バッテリーのエンクロージャーも、アルミニウム、先進的な高張力鋼、カーボンファイバー、マグネシウムなど、数多くの素材が優位性を競う舞台です。 現在、エンクロージャーはスチール (またはアルミニウムとスチールの組み合わせ) で作られていますが、主にその軽量性と有利な技術的特性のおかげで、長期的にはアルミニウムの方が優位に立つと思われます。 自動車メーカーは、現在電気自動車の総コストの 30 ～ 50 % を占めているバッテリー システムのコストが将来的には減少すると予想しています。

熱伝導率はバッテリーエンクロージャにとって非常に重要です。 バッテリーを冷却したり、寒い天候下でバッテリーを暖かく保つために、熱伝達機能 (車のブレーキ システムなど) を提供する必要があります。 したがって、この構造は実際には電源の一部になります。 バッテリーパック内のモジュール間の温度変化により性能が低下する可能性があるため、バッテリーモジュールの性能とライフサイクルに大きな影響を与える可能性があります。 同時に、この材料は、バッテリーモジュールや車両の他の部品を損傷から保護するために、十分な強度と耐衝撃性を備えていなければなりません。

ハイブリッド電気自動車 (HEV) の充電/放電プロファイルは、一般にバッテリー EV の充電/放電プロファイルよりも積極的であり、その結果、発熱が大きくなるため、HEV には熱管理システムが必要です。 熱管理システムは、コンパクトかつ軽量で、車両への実装が容易で、信頼性が高く、低コストである必要があります。

相互接続ケーブルもモジュールに熱を加える可能性があります。 バッテリーパックの温度を最適な温度範囲に制御するには、暑い季節にはモジュールから熱を排除し、寒い季節には熱を加える必要がある場合があります。 バッテリーエンクロージャの熱管理と制御は、空気または液体システム、断熱、蓄熱（相変化材料）、アクティブまたはパッシブなアプローチ、またはそれらの組み合わせによって実現できます。

アルミニウム押出材を使用した優れたバッテリー エンクロージャ設計により、個々のバッテリー モジュールの組み立てプロセスと固定が簡素化されます。 また、他の素材やプロセスと比較して、衝突時により多くのエネルギーを吸収します。 大きなエンクロージャーは車体の構造全体に影響を与える可能性があります。 一部のモデルでは、バッテリーエンクロージャーは、車輪間の車の床全体と同じくらいの大きさです。 これは、車の構造に注意深く組み込む必要があり、車のボディと相互作用する必要があることを意味します。

自動車産業向けアルミニウム製品の主要メーカーはすべて、Constellium、Novelis、Hydro などの熱管理システムを備えた独自のバッテリー エンクロージャ アセンブリを開発しています。

たとえば、Constellium のバッテリー エンクロージャは、優れた (高強度) アルミニウム合金から製造されており、革新的な材料、設計、接合技術を使用して個々のモジュールを冷却しながら、衝突や侵入に耐えられるように設計されています。 エンクロージャーの底部と上部には、熱伝導性と耐食性が高く、さまざまな形状に成形できるため、Constellium の 3xxx、5xxx、6xxx 合金シートとアルミニウムが推奨されます。 エンクロージャー全体がアルミニウムで作られている場合、自然な電磁シールドが形成され、車両内の他の電気または電子コンポーネントとの干渉がブロックされます。