EVバッテリーパック EPTFEベント 溶接可能 防水透湿 圧力バランス

製品概要

EVバッテリーパックベントは、電気自動車のトラクションバッテリーエンクロージャーのユニークで要求の厳しい要件のために特別に設計された、高流量・高信頼性の圧力均等化ソリューションです。大型で高風量のePTFE防水透湿メンブレンと、バッテリーパックハウジングに直接統合できるように設計された頑丈な溶接可能な熱可塑性キャリアを一体化しています。このベントは、山道走行時の急激な高度変化、高出力充電・放電による激しい熱サイクル、密閉されたバッテリーエンクロージャーの大きな内部空気量によって発生する極端な圧力差を管理します。連続的な双方向の空気の流れを提供し、バッテリーハウジングのシールに応力や疲労を与える圧力上昇を防ぎます。同時に、壊滅的な内部短絡を引き起こす可能性のある水、ロードソルト、ほこり、破片に対する絶対的なバリアを維持します。このベントは、バッテリーパックのIP67/IP6K9Kシーリング要件をサポートし、さらに重要なことに、セルの熱暴走ガスを安全に排出するための緊急脱ガス機能で設計可能であり、車両構造とその乗員を保護します。

原因

EVトラクションバッテリーパックは、数百または数千の個々のセル、バスバー、冷却プレート、およびバッテリー管理電子機器を含む、大型の密閉型アルミニウムまたは複合エンクロージャーです。内部空気量は相当なもので、車両によっては50〜200リットル以上になります。150〜350 kWの高速DC充電中、セルとバスバーはかなりの熱を発生させ、内部空気を急速に暖めます。山道を登ると外部気圧が低下しますが、内部圧力は高いままなので、強い正の差圧が発生します。逆に、高速道路走行後の突然の冷たい雨は、急激な内部真空を引き起こします。これらの圧力サイクルは、しばしば10〜20 kPaを超える大きさで、ゆっくりとしたベローズのように機能し、バッテリーエンクロージャーの大型フラットパネルを繰り返し曲げ、周囲ガスケットシールに応力をかけます。数千回の圧力サイクルを経ると、ガスケットは圧縮永久ひずみとゆっくりとした漏れを発達させ、エンクロージャーの防水性を損なう可能性があります。高電圧バッテリーパックへの水の浸入は壊滅的です。電解、水素ガスの発生、短絡、熱暴走を引き起こす可能性があります。さらに、まれにセルが熱暴走を起こした場合、エンクロージャーは急速に膨張する高温ガスを安全に排出する必要があります。単純な開放ベントは圧力管理を解決しますが、防水要件を満たしません。完全に密閉されたエンクロージャーは防水性を解決しますが、圧力管理に失敗します。

解決策

溶接可能なEVバッテリーパックベントは、バランスの取れた多機能ソリューションを提供します。ベントの大型ePTFEメンブレンは、高風量容量（通常5〜20リットル/分以上）を提供し、高度変化や熱サイクル中にバッテリーパックの大きな内部容積を迅速に均等化します。メンブレンは完全に防水性があり、典型的な水浸入圧は120 kPaを超え、バッテリーパックは水没や高圧下でのアンダーボディ洗浄中でも乾燥した状態を保ちます。溶接可能なキャリアは、バッテリーハウジング（アルミニウム、ポリアミド、または複合材）と材料が一致しており、実績のある溶接プロセスを通じて統合され、永久的で漏れのない結合を作成します。熱暴走保護のために、ベントは緊急脱ガス機能で設計できます。定義された破裂圧力またはアクティブバルブ機構により、より大きな流路を開き、高温ガスと粒子状物質を安全に放出し、爆発的なエンクロージャーの破裂を防ぎます。この多層保護により、ベントはバッテリーパック設計における重要な安全コンポーネントとなります。

仕様

用途

• EVトラクションバッテリーパックエンクロージャー（BEV、PHEV）

• パック内のバッテリーモジュールサブエンクロージャー

• バッテリー切断ユニットおよび電力分配エンクロージャー

• オンボード充電器およびDC-DCコンバーターエンクロージャー

• 燃料電池スタックエンクロージャー（FCEV）

• 定置型エネルギー貯蔵システムバッテリーエンクロージャー

• 大型商用車およびバス用バッテリーパックエンクロージャー

仕組み

ベントは、路面からの飛沫やアンダーボディへの衝撃ゾーンから離れた、通常は上面または上部側面に位置するバッテリーパックハウジングの専用ポートに溶接されます。通常の車両運転中、ePTFEメンブレンは連続的な双方向の空気の流れを可能にします。充電中または高出力放電中にパックが加熱されると、膨張した空気がメンブレンから排出されます。パックが冷却されるか、車両が高度から下降すると、周囲の空気が流入します。これにより、エンクロージャーはほぼ周囲圧に保たれ、周囲ガスケットを保護し、湿気を引き込む圧力ポンプを防ぎます。セルの熱暴走が発生した場合、急激な圧力上昇により緊急脱ガス経路（破裂メンブレン部分、スプリング式バルブ、またはより広い面積のベントゾーン経由）が作動し、高温で粒子状のガスが制御された方向と管理された速度で逃げ、爆発的なエンクロージャーの破裂を防ぎます。イベント後も、防水メンブレンは損傷したパックへの外部からの水の浸入を防ぐためにそのまま残ります。

選び方

1. バッテリーパックの内部自由空気量を計算し、標準の呼吸風量を決定するために、最大高度変化と熱サイクルプロファイルを決定します。

2. 必要なIP保護レベルを定義します。IP67は一時的な浸漬、IP6K9Kは高圧洗浄耐性です。

3. 緊急脱ガス要件を決定します。破裂圧力、最小流量、粒子ろ過の必要性、およびベント方向です。

4. ベントキャリア材料と溶接プロセスを、バッテリーパックハウジングの設計と製造ラインに適合させます。

5. 完全な検証テストを実施します。UN ECE R100およびGB 38031規格に従って、高度シミュレーション、熱サイクル、水没、および最悪ケースの熱暴走ベントテストです。

よくある質問

• Q: ベントはバッテリーパックハウジングから電気的に絶縁する必要がありますか？

  A: ePTFEメンブレンは電気絶縁体です。キャリア材料は、ガルバニックまたは電気伝導経路を防ぐために、絶縁ポリマーまたは絶縁金属インサートとして指定できます。

• Q: ベントは、大型バッテリーエンクロージャー内部に発生する結露をどのように処理しますか？

  A: 連続的な圧力均等化により、パックは乾燥した周囲空気を「呼吸」でき、内部湿度の蓄積を減らすのに役立ちます。アクティブ熱管理を備えたパックの場合、ベントは冷却システムの結露管理戦略と連携して機能します。

• Q: 緊急脱ガス機能は作動後に再シールできますか、それとも使い捨て機能ですか？

  A: 緊急脱ガスは通常、使い捨て機能です。熱イベントの後、バッテリーパック全体がサービスまたは交換されます。当社の設計は、その単一イベント中の最大の安全性を確保するために、ベントが制御され、方向付けられていることを保証します。

• Q: ベントは、EVでますます使用されている軽量複合バッテリーエンクロージャーと互換性がありますか？

  A: はい、炭素繊維で強化されたものを含む複合材料と互換性のあるベントキャリアを提供でき、特定の複合材料に対して検証された特殊な溶接または接着技術を使用します。

• Q: アンダーボディに取り付けられたバッテリーパックの継続的な振動と衝撃荷重に対するベントの長期耐久性をどのようにテストしますか？

  A: LV124/LV148および同等のOEM規格に従って、加速振動および衝撃テストにベント付きパックアセンブリを供し、溶接結合とメンブレンの完全性が車両の設計寿命を通じて維持されていることを検証します。