ゴム部品が電気自動車の熱管理システムをどのように支えているか
電気自動車の冷却ループは、過熱防止にも役立ちます。このループは通常、高電圧がかかる場所や高感度部品の近くを通ります。非常に小さな穴から漏れが発生した場合、熱伝達が大幅に低下し、腐食が増加する可能性があります。また、安全上の問題として、漏れの原因となった箇所から遠く離れた場所で感電の危険が生じる可能性もあります。
電気自動車（EV）の熱管理シールは、ジョイント、マニホールド、ポンプ、チラー、バッテリープレート、電子機器ハウジングなど、さまざまな箇所で冷却ループを支えています。冷却液、温度サイクル、圧力脈動、組み立てトルク、外部環境への曝露といった要因が複合的に作用するため、それぞれの箇所で状況は大きく異なります。
ホース接続部にて
従来、Oリングは機械加工された溝に挿入され、適切な潤滑と制御された挿入を確保することで使用されていました。しかし、現代の小型冷却回路では、接合部が非常に小さく、高速で組み立てられる場合もあります。リングのねじれや圧縮の有無は、締結具を追加した後でも隠れたままの問題となる可能性があります。
パーカーは、EV HVACやバッテリークーラーのコネクタ接続部の形状をしたシーリングワッシャーを、溝加工なしでシールする方法として金属シールワッシャーと接着する方法、およびエラストマーの圧縮が製品に既に存在する形状の関数であることを説明しています。これは、この製品のOEMの保証書ではなく、サプライヤー向けのガイドラインページです。[2]
バッテリー冷却プレート全体にわたって
バッテリー冷却システムの周囲は非常に広くなったり、複数のポートが設けられたりする場合があります。冷却プレートやハウジングは、総質量を最小限に抑えるために薄く製造されることがあります。その結果、フランジの動きはボルトの間隔や熱膨張の影響を受けます。シールは、プレートを歪ませるような過度の力を加えずに、隙間に適合する必要があります。
デュポンのルノープロジェクトは、ゴム製シールではなく、熱伝導性材料の一種に関するものでしたが、その背景は、選択を行う際に周囲のシステムが制約となることを示しています。この材料のごく一部はセルと冷却板の間に挟まれるため、この材料はバッテリーセルから冷却板へ熱を伝導する必要があります。そのため、体積的に大きく塗布する必要があり、修理に関する考慮事項を製品設計に組み込む必要があります。[1]
熱管理用ゴムの場合、シールは熱伝達の仕組みや部品の組み立て方と切り離せないものであるべきだという理解が必要です。シールが非常に厚くても、部品間の接触を妨げたり、一方の部品にかかる負荷を他方よりも大きくしてしまう可能性があります。そのため、一般的にシールと冷却の設計は、ハウジングと同じ形状に基づいて行うべきです。
インバーターの近く
電源コネクタは、高電圧・大電流を伝送するため、環境密閉性が必要です。組み立て時に使用される潤滑剤は、通常の車内温度を超える高温下でもエラストマーと接触したままになることがあります。グリースとシールの化学的適合性は、電気的信頼性の一部となります。
デュポン社は、インバーター電源ケーブル周辺のEPDMとシリコーンOリングに関する中国の自動車メーカーの事例を報告している。同社のチームは、試験片を摂氏85度と室温で250時間エージングし、対照潤滑剤との機械的特性を比較した。[3]
この事例は潤滑剤のスクリーニングを支持するものですが、組み立てられたコネクタすべての寿命を保証するものではありません。電気自動車用のゴム製シールについても、圧縮、水分浸入、熱サイクル、振動、および実際の組み立て工程に関する完成接続試験が必要です。
冷却液の化学組成は時間とともに変化する
電気自動車の冷却液シールは、水とグリコールの混合物、腐食防止剤、微量の油分、洗浄液、空気などに接触する可能性があります。これらの物質の濃度は、使用時や製造時の汚染によって変化する可能性があります。温度上昇は膨潤、抽出、硬化を促進するため、室温での浸漬だけでは十分な証拠が得られません。
冷却液の種類、濃度、供給元、改訂版を記録してください。サービスプログラムで化学変化が予想される場合は、新品と使用済みの両方を記載してください。「グリコール耐性」などの一般的な表現は、試験条件や、体積、硬度、引張特性における許容変化よりも弱い表現です。
温度変化によって関節が動く
金属、プラスチック、ゴムは膨張率が異なります。急速充電、低温浸漬、冷却液の温まりによって溝の位置がずれ、圧縮状態が変化する可能性があります。また、大型のバッテリーハウジングはボルト間でたわむことがあります。シールは、最大圧縮時に過剰充填されることなく、最小隙間で密着性を維持する必要があります。
電気自動車の熱管理シールには、温度と圧力を組み合わせたサイクルが必要です。連続的な曝露では、相互作用を見逃してしまう可能性があります。例えば、部品が高温の冷却液中で膨張し、圧縮された溝の中で冷却され、その後圧力パルスを受けてから回復するといった場合です。
電気的な状況が新たな制約をもたらす
漏洩防止は必要条件ではあるが、それだけでは十分ではない。高電圧近傍の材料には、イオン汚染、可燃性、導電性、誘電体コーティングとの適合性に関する制限が必要となる場合がある。これらの要件は設置場所によって異なるため、車両全体に一律に適用すべきではない。
バッテリー冷却システムのシールに関しては、故障診断において、内部冷却液漏れ、外部からの水の浸入および浸透を区別する必要があります。それぞれの経路には異なる試験装置と合否判定基準が適用されます。充放電サイクル後の染料痕跡や圧力低下は、漏れ経路の特定に役立ちます。
完全な接続を解放する
量産仕様のEV用冷却液シール、ハウジング、ファスナー、潤滑剤、および締め付けトルクを使用してください。冷却液の暴露、圧力脈動、真空充填（使用した場合）、熱衝撃、振動、および漏れ率をテストしてください。分解後、ゴムおよび接合面を点検してください。
保管後および実際の組み立て作業後に、再度試験を実施してください。新品の試験用治具では合格したシールでも、製造時のコネクタのエッジで切断されたり、ホースの取り付け中にずれたりする可能性があります。検証手順は、キャビティおよび材料ロットのトレーサビリティを維持する必要があります。
電気自動車用ゴムシールの2回目の見直しでは、交換時のメンテナンスについても検討すべきである。シールの再利用性、表面の洗浄方法、使用可能な潤滑剤の種類を明確に定める必要がある。これらの手順は、製造時に設定された熱的および電気的な限界値を保護するものである。
お客様から冷却液の種類、濃度、温度、圧力サイクル、フランジの動き、ハードウェア、漏れ限度、電気的清浄度要件などの情報をご提供いただければ、Yidaは熱管理用ゴム部品の検査を行うことができます。これらの情報により、シールは汎用的な付属品ではなく、ループの認定部品となります。
