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May 26, 2023

플라스틱 시리즈로 제작된 대형 배터리 인클로저

폴리아미드 6과 같은 기술용 플라스틱은 지속 가능성, 제조 비용, 무게 절감 및 측면에서 전기 자동차용 배터리 인클로저 설계에 수많은 이점을 제공합니다.

폴리아미드 6과 같은 기술용 플라스틱은 전기 자동차용 배터리 인클로저 설계에 지속 가능성, 제조 비용, 중량 절감, 경제적인 기능 통합 등의 측면에서 수많은 이점을 제공합니다. 그러나 이전에는 이러한 크고 복잡한 구성 요소가 기계적 강도 및 난연성과 관련된 매우 까다로운 요구 사항을 충족할 수 있는지에 대한 의문이 남아 있었습니다. Kautex Textron과 LANXESS는 공동으로 개발한 폴리아미드 6 기술 시연기를 사용하여 이에 대한 포괄적인 조사를 수행했습니다. LANXESS는 재료 개발을 담당했고 Kautex Textron은 시연기의 엔지니어링, 설계 및 제조 과정을 담당했습니다.

“니어 시리즈 시연자는 해당 인클로저와 관련된 모든 기계적 및 열 테스트를 통과했습니다. 또한 인클로저의 열 관리 및 누출 방지를 위한 솔루션도 개발되었습니다. 이 모든 것은 복잡하고 높은 수준의 스트레스를 받기 쉬운 안전 구성요소의 기술적 타당성을 입증했습니다.”라고 LANXESS의 e-파워트레인 프로젝트 매니저인 크리스토퍼 회프스(Christopher Hoefs) 박사는 설명합니다. 현재 엔클로저 프로토타입은 일상적인 사용에 대한 적합성을 검증하기 위해 테스트 차량에서 도로 테스트를 받고 있습니다. Kautex Textron의 제품 개발 이사인 Felix Haas는 "우리는 현재 대량 생산에 새로운 기술을 구현하기 위해 자동차 제조업체와 최초의 대량 생산 개발 프로젝트를 공동으로 진행하고 있습니다."라고 설명합니다.

“계산 결과 플라스틱 인클로저의 탄소 배출량은 알루미늄 디자인에 비해 40% 이상 적은 것으로 나타났습니다. 폴리아미드 6 생산 시 금속에 비해 에너지 사용량이 적고, 강철이 사용되는 경우 부식을 방지하기 위해 시간이 많이 걸리는 음극 딥 페인팅을 생략하는 등 기타 요인이 탄소 발자국을 최소화하는 데 도움이 됩니다.”라고 Hoefs는 말합니다. 열가소성 부품 설계 덕분에 SMC(시트 몰딩 컴파운드)와 같은 열경화성 재료에 비해 인클로저를 더 쉽게 재활용할 수 있습니다.

기술 시연자에 대한 테스트는 유럽 경제위원회의 ECE R100 또는 중국 표준 GB 38031과 같이 배터리 구동 전기 자동차에 대해 국제적으로 인정된 표준에 따라 수행되었습니다. 길이와 너비 모두 1,400mm로 모든 관련 테스트에서 그 성능을 입증했습니다. 예를 들어, 심한 충격이 가해진 경우 구성 요소의 동작을 검사하는 데 사용되는 기계적 충격 테스트와 개발자가 다음과 같은 경우 배터리 인클로저의 저항을 검사하는 데 사용하는 크러시 테스트의 요구 사항을 충족합니다. 느린 변형. 낙하 및 진동 테스트 결과도 긍정적이었고 바닥 충격 테스트 결과도 마찬가지였습니다. 이 테스트는 차량 바닥에 주로 장착되는 배터리가 차량 구조의 접지 접촉이나 큰 돌의 충격 시 안정성을 검사합니다. “모든 테스트 결과는 이전 시뮬레이션과 계산을 확증합니다. 어떤 하중 케이스에서도 플라스틱 인클로저의 심각한 고장은 발생하지 않았을 것입니다.”라고 Haas는 설명합니다. 시연자는 또한 ECE R100(외부 화재)에 따라 차량 아래의 외부 화재원에 대한 저항성을 입증했습니다.

실증기는 중형 전기차의 알루미늄 배터리 하우징을 기반으로 개발됐으며, 양산용으로 설계됐다. 이 제품은 LANXESS의 폴리아미드 6 화합물 Durethan B24CMH2.0을 기반으로 한 성형 화합물을 사용하여 단일 단계 압축 성형 공정으로 제조되므로 추가 재작업이 필요하지 않습니다. 충돌 관련 영역은 연속 섬유 강화 폴리아미드 6 기반 복합 Tepex dynalite 102-RGUD600으로 만든 국부적으로 배치된 블랭크로 특별히 강화되었습니다. 알루미늄 디자인과 비교하면 약 10%의 무게가 절약되며, 이는 주행 거리와 차량의 탄소 배출량 측면에서 유리합니다. 패스너, 강화 리브, 열 관리용 구성 요소 등의 기능 통합은 금속 설계에 비해 개별 구성 요소의 수를 크게 줄여 조립 및 물류 노력을 단순화하고 제조 비용을 절감합니다.