電気自動車のサーマルマネジメントシステム コンポーネントニーズへの対応
概要
自動車業界では、電気自動車の進化に伴い、サーマルマネジメントシステム(以下、「TMS」という。)用のイノベーティブな材料ソリューションへのニーズが高まっています。効果的なTMSは、コンポーネントの動作温度を一定の範囲内に維持し、最適なエネルギー効率や長い耐用年数を実現します。エンジニアは、TMSコンポーネント用のプラスチック材料を選択する際に、さまざまな側面から検討する必要があります。熱への暴露時間および材料の温度だけでなく、冷却液(水グリコール混合液)による耐加水分解性も考慮する必要があります。電気自動車のTMS用途に使用される材料は、ある温度帯の冷却液への長時間暴露に耐える必要があります。内燃機関(ICE)自動車と比較して、電気自動車のTMSの運転時間はかなり長く、常にバッテリーパックの温度を狭い温度範囲内に管理する必要があります。このような管理は、充電中や極寒での駐車中など、自動車を運転していない場合にも必要です。
電気自動車を寒冷な気候下で運転するとき、TMSは車両が停止している間もバッテリーを暖めておく必要があります。したがって、ICE自動車と比べて、水グリコール冷却液への暴露時間が大幅に増加します。ICE自動車の場合、TMSは1,000~3,000時間の冷却液暴露に耐える必要がありますが、完全な電気自動車の場合、TMSは6,000~10,000時間の冷却液暴露に耐える必要があります。このような冷却液による影響は、多くの材料の特性を劇的に悪化させる原因となります。冷却液の暴露時間が長い電気自動車にとって、ポリアミド66(PA66)、長鎖ポリアミド(LCPA)、およびポリフタラミド(PPA)のような多くの産業用プラスチック材料は、長期エージング後の材料特性の維持が難しいため、暴露時間を短くせざるを得ませんでした。ポリフェニレンサルファイド(以降、「PPS」という。)樹脂は、長期の冷却液暴露によるエージング後もかなり良好に材料特性を維持するので、EVのTMS用により適した材料となっています。PPSは本質的にポリアミドとは異なる構造を持っており、その安定的な分子構造はチオエーテル結合に基づき、ベンゼン環が、濃硫酸にも耐えることを可能にしています。このためPPSは耐薬品性に優れ、長期の耐加水分解性を持つ、より強固な材料となっています。XytronファミリーのPPSグレードは、中国国内で製造しており、耐加水分解性、耐薬品性、ピーク温度性能に優れています。下のグラフは、さまざまな温度および暴露時間での材料の性能を示しています。白い線は、暴露温度の上昇に伴い、対応可能な材料が変化することを示しており、黄色い線は、暴露時間が長期にわたることにつれて、対応可能な材料が変化することを現しています。つまり、PPSは高温・長期耐熱性に優れた材料です。
電気自動車を寒冷な気候下で運転するとき、TMSは車両が停止している間もバッテリーを暖めておく必要があります。したがって、ICE自動車と比べて、水グリコール冷却液への暴露時間が大幅に増加します。ICE自動車の場合、TMSは1,000~3,000時間の冷却液暴露に耐える必要がありますが、完全な電気自動車の場合、TMSは6,000~10,000時間の冷却液暴露に耐える必要があります。このような冷却液による影響は、多くの材料の特性を劇的に悪化させる原因となります。冷却液の暴露時間が長い電気自動車にとって、ポリアミド66(PA66)、長鎖ポリアミド(LCPA)、およびポリフタラミド(PPA)のような多くの産業用プラスチック材料は、長期エージング後の材料特性の維持が難しいため、暴露時間を短くせざるを得ませんでした。ポリフェニレンサルファイド(以降、「PPS」という。)樹脂は、長期の冷却液暴露によるエージング後もかなり良好に材料特性を維持するので、EVのTMS用により適した材料となっています。PPSは本質的にポリアミドとは異なる構造を持っており、その安定的な分子構造はチオエーテル結合に基づき、ベンゼン環が、濃硫酸にも耐えることを可能にしています。このためPPSは耐薬品性に優れ、長期の耐加水分解性を持つ、より強固な材料となっています。XytronファミリーのPPSグレードは、中国国内で製造しており、耐加水分解性、耐薬品性、ピーク温度性能に優れています。下のグラフは、さまざまな温度および暴露時間での材料の性能を示しています。白い線は、暴露温度の上昇に伴い、対応可能な材料が変化することを示しており、黄色い線は、暴露時間が長期にわたることにつれて、対応可能な材料が変化することを現しています。つまり、PPSは高温・長期耐熱性に優れた材料です。

特徴
強化PPSグレードについては、冷却液に暴露される時のガラス繊維と樹脂間の接合界面が、耐加水分解性能に大きく左右されます。DSMのXytronTM G4080HRは、独自の技術を使って、ガラス繊維とPPS樹脂間の強力な接合を生み出し、耐加水分解性を向上させることが可能です。
Xytron G4080HRの接合界面を、原子間力顕微鏡を使って、一般のPPSグレードと比較すると、3,000時間、135°Cの水グリコール冷却液によるエージング後、比較対象が層間剥離を示したのに対し、Xytron G4080HRは、層間剥離が見られず、非常に強い接合を維持しました。DSMのXytron G4080HRの高いウェルド強度の保持および、優れた長期の耐加水分解性を活かし、TMSコンポーネントを設計するうえで、デザインの自由度が高く、高い性能の実現に貢献します。
Xytron G4080HRの接合界面を、原子間力顕微鏡を使って、一般のPPSグレードと比較すると、3,000時間、135°Cの水グリコール冷却液によるエージング後、比較対象が層間剥離を示したのに対し、Xytron G4080HRは、層間剥離が見られず、非常に強い接合を維持しました。DSMのXytron G4080HRの高いウェルド強度の保持および、優れた長期の耐加水分解性を活かし、TMSコンポーネントを設計するうえで、デザインの自由度が高く、高い性能の実現に貢献します。


製品URL
https://www.dsm.com/markets/engineering-materials/ja-jp/products/xytron.html
用途・実績
自動車:パワートレイン部品、エア/ターボ部品、エンジン冷却システム部品、自動車E&E、照明部品
エレクトロニクス:SMTコネクター、IC封止、電子機器の構造部品、Eモーター部品、MCCB/MCB、ボビン、スイッチ、センサー、配電部品
特殊産業:水管理、コンプレッサー/ヒートポンプ、家庭用電化製品、2輪車、小型エンジン、構造部品、MCCB/MCB、航空宇宙、オイル&ガス
エレクトロニクス:SMTコネクター、IC封止、電子機器の構造部品、Eモーター部品、MCCB/MCB、ボビン、スイッチ、センサー、配電部品
特殊産業:水管理、コンプレッサー/ヒートポンプ、家庭用電化製品、2輪車、小型エンジン、構造部品、MCCB/MCB、航空宇宙、オイル&ガス
会社情報
会社名
DSMエンジニアリングマテリアルズ株式会社
会社PR
DSM は、2030年までにエンジニアリングマテリアルズの全製品ポートフォリオに、バイオベースおよびリサイクルベースの素材を利用した製品を導入し、循環型経済の実現、サステナビリティの実現に貢献しています。