EV（電気自動車）向けOEMカスタムバッテリーボックス

OEMがEVプラットフォーム向けにカスタムバッテリーボックスを求める理由

電気自動車（EV）プラットフォームにおける厳しい統合課題に対処する際には、汎用ソリューションでは十分とは言えません。そのため、多くのオリジナル・エクイップメント・メーカー（OEM）が、近年、特別に設計されたバッテリーボックスを採用しています。また、各車両にはそれぞれ固有の要件があります。たとえば、シャシーの形状、重量配分の最適化が必要な箇所、そして衝突時に衝撃を吸収すべき重要な領域などです。こうした要件により、保護ケースはミリメートル単位で厳密に規定された仕様内に収める必要があります。標準的な量産型ハウジングでは、自社独自のバッテリーセルを採用している企業や、将来的に重大な問題を引き起こす可能性のある危険な過熱状態をより効果的に防止しようとする企業には、到底対応できません。

カスタマイズによってOEMが実現できる主なメリット：

• 構造的シナジーの達成 エンクロージャーを「応力を受け持つ車両構成部品」として車体に組み込むことにより
• エネルギー密度の最適化 セル・ツー・パックまたはセル・ツー・シャシー統合を通じて
• 将来にわたって対応可能なプラットフォーム 800V以上のアーキテクチャおよび双方向充電に対応

電子システムにおける熱管理に関しては、万能なソリューションというものは実際には存在しません。空冷式構成では、適切に機能させるために非常に特定の空気流路が必要であり、浸漬冷却（インマージョン・クーリング）システムでは、標準的な設計には到底収まらない完全密閉型容器が必要です。さらに、最近では規制が一層厳しくなっており、状況をさらに複雑にしています。例えば、UN GTR 20の衝突試験では、市販の標準筐体が事故時に約40Gの加速度を受けると破損・分解しやすいことが示されています。一方、カスタム製造された部品は、衝撃に対してはるかに優れた耐性を示します。これは、急激な破断ではなく意図的に塑性変形するよう設計された特別な領域を組み込んでいるためです。適切なカスタマイズを省略したメーカーは、後々高額な製品リコールに直面するリスクが高くなります。その原因は、過熱問題がシステム全体に拡散する場合や、公称通りの防塵・防水性能を維持できない場合などです。

高性能バッテリーボックスの設計：構造的強度と保守性

スケーラブルな400V–800Vプラットフォーム向けモジュラー筐体アーキテクチャ

モジュラー式バッテリーボックスにより、自動車メーカーは頻繁に必要となる部品の標準化を図りつつ、必要に応じて400V～800Vの範囲で電圧レベルを拡張できます。この設計では、通常、アルミニウムまたは複合材製の部品を強力なレーザー溶接で積層し、衝突後でも耐久性を確保します。企業が電圧固有の部品をメインボディ構造から分離することで、業界報告によると、開発工数を約30％削減でき、製品の市場投入を加速できます。さらに、このシステムの真の汎用性は、角型（プリズマティック）や袋状（パウチ）など、さまざまなバッテリーセルにも対応できる点にあります。このような柔軟性を実現しても、強度や防塵・防水性能を犠牲にしていません。これらのモジュールは、防塵・防水性能に関するIP67およびIP6K9K認証基準を満たしています。

サービス重視の設計：迅速アクセス可能なパネルと工具不要のモジュール交換

サービス効率を重視して設計されたバッテリーボックスは、工具不要の簡単なアクセスパネルとモジュール用のスライドレールを備えており、従来の溶接式エンクロージャーと比較して修理時間が約40％短縮されます。整備士は、ボックス構造全体を分解することなく、前面から単一セルを直接交換できるため、シールが損なわれず、防水性も維持されます。コネクターはすべて標準サイズで、配線は色分けされているため、保守作業中に誤接続を防ぐことができます。大規模な車両フリートを運用する企業にとって、こうした設計上の工夫は極めて重要です。なぜなら、トラックが稼働停止している1時間ごとにコストが発生するからです。取材したある宅配会社によると、バッテリー交換に要する工場滞在時間を短縮しただけで、数百万円ものコスト削減を実現したとのことです。

バッテリーボックスの規制対応および安全認証

UN GTR 20、ISO 6469-3、およびOEM固有のDFMEA要件への適合

世界中の電気自動車（EV）用バッテリーボックスに対する認証要件は、いくつかの主要な規格への適合を必要としています。UN GTR 20規格は、衝突安全性に関する懸念に対処するとともに、危険物質の適切な封止を確保することを目的としています。同時に、製造事業者は、絶縁抵抗値や許容される電圧絶縁レベルといった重要な項目をカバーするISO 6469-3ガイドラインに従う必要があります。自動車メーカー（OEM）は、リスクを効果的に管理するための独自のDFMEAプロセスを導入しています。これには、最大1200℃という極限条件下でも対応可能な高度な熱暴走防止システムが含まれます。文書化の目的で、企業は、自社バッテリーがマイナス40℃から通常運転時の上限85℃までの全温度範囲において、電解液の漏洩を封じ込め、短絡を防止できることを証明する必要があります。

衝突試験、火災試験、およびIP67／IP6K9K検証プロトコル

バッテリーボックスの信頼性を保証する3つの検証柱：

• Mechanical ：50km／hでの正面衝突シミュレーション試験および500Gの機械的衝撃耐性試験
• 環境 ：IP67／IP6K9K認証（粉塵侵入防止および高圧水噴流に対する耐性を証明）
• 熱的 ：構造的破損を伴わず、800°Cを超える直火暴露試験を120秒以上継続
  これらのプロトコルにより、モジュール間の熱伝播を防ぐ収容システムの有効性が検証され、市場投入前に第三者機関による認証が必須とされる。

現代のバッテリーボックスにおける熱管理および材料選定

コールドプレート統合方式 vs. 浸漬対応エンクロージャー設計

現在の電気自動車（EV）の多くは、依然としてバッテリーパックに液体冷却を採用しており、コールドプレートが個々のセルから直接熱を奪います。これは極めて重要な技術であり、適切な冷却がなければ、高密度で積層されたバッテリーは危険なほど高温になる可能性があります。一方、浸漬式冷却（Immersion cooling）にはいくつかの利点もあります。この方式では、熱がパック全体に均一に拡散され、従来の方法と比較して約40％速く熱を除去できます。ただし、デメリットも存在します。このシステムでは特殊なシールと冷却液の定期的なメンテナンスが必要となり、構造が複雑化します。また、一部のトップメーカーでは、いわゆる「相変化材料（Phase Change Materials：PCM）」——バッテリーセル間に配置されるパラフィン状の物質——を用いた実験を開始しています。これらの材料は、負荷が急増した際に余分な熱を吸収し、高負荷条件下でも温度を安定させることに貢献します。

アルミニウムの支配的地位と新興の代替材料：GFPP、熱可塑性樹脂、およびハイブリッドソリューション

アルミニウムは熱伝導率が約200 W/mKと非常に高く、バッテリーボックスに必要な軽量性も兼ね備えているため、これまで非常に人気がありました。しかし、近年の材料科学の分野では急速な変化が起きています。例えば、ガラス繊維強化ポリプロピレン（GFPP）を考えてみましょう。この素材は従来の金属と比較して約30％の軽量化を実現しつつ、必要な部位では十分な構造的強度を維持します。また、熱可塑性樹脂は、内蔵式冷却システムに求められる複雑な形状を成形可能であるため、新たな可能性を切り開いています。一部の企業では、異なる素材を組み合わせる試験も始まっています。具体的には、アルミニウム製カバーと複合材料パネルの間にシリコン系熱界面材を直接配置し、熱をより均一に拡散させる手法です。過酷な使用環境に対応する際には、メーカーがしばしば耐腐食性に優れた特殊コーティングを施すとともに、グラフェン粒子を混合したポリマーを併用しています。こうした複合技術により、水や粉塵の侵入に対するIP6K9K保護等級を確実に維持しつつ、優れた熱性能も確保されています。

東莞市裕捷科技電子有限公司は、自動車および産業用電子機器分野で22年の実績を誇り、EV向けOEM／ODMカスタムバッテリーボックスの専門メーカーです。同社の製品ラインナップには、スイッチパネル、USB車載充電器、ヒューズホルダー、RV部品なども含まれており、すべてグローバルな規格への適合を前提に設計され、顧客のニーズに応じて最適化されています。同社は、EVメーカー、フリート事業者、エネルギー貯蔵アプリケーション向けに、拡張性と高性能を兼ね備えたソリューションを世界中へ提供しています。