新エネルギー車の安全性と信頼性を支える

補助金の減少にもかかわらず、最近メディアで報道されている新しいプロジェクトから判断すると、我が国では新エネルギー車、特に電気自動車への投資は依然として高い水準にあります。今年初めに開催された「2017年中国電気自動車百人フォーラム」で、工業情報化部の苗巍部長は、工業情報化部が主導して「自動車産業中長期発展計画」を策定し、2020年までに中国の新エネルギー車の年間生産台数を200万台に、2025年までに中国の総販売台数に占める新エネルギー車の販売台数の割合を20％以上にするという発展目標を明確に定めていると述べた。

海外では、省エネや排出ガス削減の規制がますます厳しくなり、新エネルギー車の今後の発展も促進しています。マッキンゼーは以前の報告書で、2030年までに世界の新車販売の50％を電気自動車が占めると指摘した。

新エネルギー車の今後の発展は「希望の分野」と言えるでしょう。しかし、企業にとって、機会と課題は常に相補的なものでした。

現在、新エネルギー自動車、特に電気自動車は、安全上の問題、走行距離の短さ、システムアーキテクチャの信頼性の不足、製品品質のばらつき、高コスト、充電の難しさなどの問題に直面しています。その中でも最も重要な課題は、システムの安全性と信頼性です。結局のところ、市場の発展と消費者にとって、技術がいかに先進的であろうと、優遇政策がいかに魅力的であろうと、「安全性と信頼性」こそが最も重要かつ基本的な保証なのです。

そのためには、バッテリー、モーター、電子制御などの主要技術のブレークスルーに加えて、関連するすべての製造企業がコネクタ、センサー、コンタクタ、リレーなどのコア基本部品でも成果を上げる必要があります。従来の自動車分野で使用されていたこれらの「サポート役」も、電子・電気アーキテクチャが総合的に改善されるにつれて数が増え、システムアーキテクチャ全体の信頼性と完成度を高める上で重要なサポート役を果たしています。

新しい電気アーキテクチャで接続、感知、保護

電気自動車のシステムアーキテクチャを例にとると、バッテリー、駆動モーターと電子制御装置、高電圧配電ボックス、充電システム、高電圧補助電気機器など、いくつかの主要コンポーネントで構成されています。コンポーネント自体からシステム全体のアーキテクチャに至るまで、接続、センシング、保護が関係しており、接続とセンシングが基礎であり、接続とセンシングを通じて保護が実現されます。しかし、従来の車両と比較すると、これらのコアコンポーネントは、高電圧および高電流のシステムアーキテクチャの下で、より厳しい要件と課題に直面しています。

まず、回路システムの電気的接続に必要な中核基本部品として、コネクタの電流容量、耐電圧、信頼性の要件は、高電圧および高電流下でさらに高まります。さらに、このような高電力では、コネクタが直面するもう一つの重要な問題として電磁干渉があります。同時に、高電圧回路下で通電中のプラグの抜き差し操作を行うとアークが発生し、電気接続や電子機器に重大な危険をもたらし、車両火災を引き起こす可能性があります。これらの問題を解決するには、コネクタの特別な設計と開発が必要です。

パワーバッテリーをインバータに接続および切断するメインコンタクタに関しては、新しい電気システムアーキテクチャでは、非常に高い連続電流を処理するだけでなく、過負荷電流を安全に切断することも求められます。バッテリーの短絡が発生した場合、メインヒューズが回路を切断するまで、これらの接触器は数千アンペアの電流を流すことができなければなりません。欧州経済委員会規則「ECE R-100、バッテリー駆動電気自動車」によれば、バッテリー駆動車両には通常、過電流による電源バッテリーの過熱を防ぐために、ヒューズ、回路ブレーカー、メインコンタクターなどの保護装置が装備されている必要があります。

もう一つのコアコンポーネントであるセンサーを見てみましょう。関係専門家によると、今後の純電気自動車センサーの開発動向は、小型化、多機能化、統合化、インテリジェント化を実現することである。これには、センサーが小型、低価格、高信頼性という特性を備えているだけでなく、精度、機能性、インテリジェンスの面でさらに向上する必要があることが求められます。

上記の 3 種類のコンポーネントに加えて、回路保護装置、手動メンテナンス スイッチ、リレー、配線ハーネスなどの基本コンポーネントもあり、これらも新しい電気アーキテクチャに合わせてアップグレードする必要があります。しかし、OEM にとって、個々のコンポーネントの革新は確かに重要ですが、より重視するのはシステムの安定性と信頼性であり、必要なのはより「信頼性の高い」体系的なソリューションです。

これに対応して、コネクティビティおよびセンサーソリューションの世界的リーダーであるTE Con​​nectivity（TE）は、高電圧発電、送電、配電における豊富な経験を活用し、数年前から新エネルギー車の分野で製品の継続的な改善と革新を開始し、安全で信頼性の高いシステムソリューションの提供に取り組んでいます。現在、新エネルギー車の開発における課題に対応するために、新しい電気アーキテクチャの多くのリンクに適合するソリューションが存在します。

システムソリューションは電気アーキテクチャのあらゆる側面を「護衛」します

●バッテリーパックの接続と保護は車両の安全性にとって非常に重要な部分です

バッテリーパックは、新エネルギー車の最も重要な部品であり、動力源であるため、重いだけでなく、構造も比較的複雑です。複数のバッテリーモジュールで構成されており、各バッテリーモジュールは数個から数十個のバッテリーセルで構成されています。中でも、モジュール間、電池セル間、電池セルを管理する電池管理システム（BMS）内での電流伝送や信号伝送には、電流や温度の監視だけでなく、さまざまな接続が必要であり、電池には外部に電力を伝送するための高電圧コネクタが必要です。したがって、セル接続、モジュール接続、高電圧および低電圧インターフェース、電流および温度監視の信頼性が非常に重要です。

さらに、近年、新エネルギー車の爆発や自然発火事故が多発しており、そのほとんどもバッテリーに関連しています。 TE の中国本土自動車事業部門の営業およびマーケティング担当ゼネラルマネージャーである Li Wanxiang 氏は、「高電圧条件下では、電流回路の接触と切断は非常に危険であり、簡単にアーク放電が発生する可能性があります。適切に管理しないと、製品が爆発して燃える可能性があります。」と述べています。これにより、プリチャージ回路の設計、ヒューズとコンタクタのマッチングなどに大きな課題が生じます。

バッテリーパックの接続と保護は、車両の安全性にとって非常に重要な部分であると言えます。この点、TEはバッテリーセル接続ボード（ICB）、モジュール接続ソリューション（M2M）、低電圧信号コネクタ、電流センサーの提供に加え、挑戦的な高電圧・高電流コネクタや高電圧コンタクタ製品シリーズも自動車メーカーから高い評価を受けています。

高電流と最適化されたサイズに対応する高性能コネクタ。 TE の AMP+ HVP 800 高電圧コネクタ システムは、50mm² の導体で最大 250A の高電流と高電圧をバッテリーからインバータやモーターに安全に伝送します。このコネクタ製品ラインは、幅広い温度範囲とワイヤ サイズ範囲、および複数の確実な設計オプションを特徴としており、幅広いハイブリッド車や電気自動車のアプリケーションに適しています。低い挿入力を可能にする補助タイロッドにより組み立てが簡素化されます。 TE は、HVP800 高電圧コネクタに加えて、HVP1100、PCON21 などの高電圧および高電流コネクタ製品も開発しているとのことです。

TE の AMP+ HVP 800 高電圧コネクタ システム

スイッチングアークを効果的に抑制する高電圧ヒューズと高電圧コンタクタの組み合わせ。従来の自動車の燃料タンクと同様に、ハイブリッド車や電気自動車のエネルギー貯蔵システムは、熱過負荷から保護する必要があります。車両の電源を切った後や故障が発生した後に電流を時間内に遮断するために、通常、電源バッテリーと電気回路間の接続には高電圧ヒューズと高電圧コンタクタの組み合わせが使用されます。 TE の EVC 250 高電圧コンタクタは、このアプリケーション要件に合わせて特別に開発された安全装置です。この製品は、より大きな接触ギャップと最適化されたスイッチング電力を備えています。高性能アーク消弧磁石を搭載しており、他の対策と組み合わせることでスイッチングアークを効果的に抑制できます。連続 250A の定格電流を実現でき、重要なパフォーマンスに影響を与えることなく 20 ミリ秒間最大 6,000A の過電流を流すことができます。 EVC 250 高電圧コンタクタのスイッチ チャンバーは、高度 5,000 メートルまでの低圧条件下でも電流を完全に遮断するように最適化されていることは特筆に値します。

TEのEVC 250高電圧メインコンタクタ

TE は、EVC 250 高電圧コンタクタに加えて、EVC500、EVC135、EVC175、HV Mini-k などの高電圧コンタクタおよびプリチャージリレーのシリーズも開発しました。安全装置の中でも、TE はバッテリー パックのメンテナンス中に不適切な操作によって生じる安全上の危険に対処するために、手動メンテナンス スイッチ (MSD) も特別に開発しました。

「TE の安全に対する責任感は、新製品の開発における重要な要素です。当社は、あらゆる用途に安全で信頼性の高いソリューションを提供することを保証します。さらに、国は現在、バッテリー パックのエネルギー密度に関して非常に厳しい要件を設けています。すべてのバッテリー パック製造業者は、可能な限り小さなスペースにできるだけ多くの電気を蓄えたいと考えています。そのため、コネクタやその他の補助コンポーネントのスペースに関して非常に厳しい要件を設けています。当社は現在、この需要を満たすために 0.5 mm コネクタを使用しています。」李万祥氏は付け加えた。

●充電技術の向上は新エネルギーの開発に不可欠である

過去2年間、充電による電気自動車の火災が数多く発生し、新エネルギー車の安全性の問題が再び注目を集めています。 TE は、充電ケーブル製品の安全性を常に最優先に考え、ケーブルからコンタクタ、メーターからカード リーダー、スクリーンからソケットまで、充電ソリューションに必要なすべてのリソースを構築してきました。安全性と信頼性の面では、TE の充電システムには、接地監視、配線エラー検出、充電に影響する過電圧と低電圧の回避、過電流状態での短絡保護、リレー診断、過熱保護などの監視、検出、保護機能があります。これにより、充電プロセス全体の安全性が確保されます。

電気アーキテクチャには、バッテリーと充電システムに加えて、高電圧シールド接続、リゾルバ、温度センサー、端子台、低電圧信号接続など、モーター、電子制御、高電圧補助電気機器の接続検知と保護に関連する多くの側面も含まれます。 TE は現在、これらのコンポーネントに適合する体系的なソリューションを提供しています。

「TEは部品サプライヤーとして、当社の専門知識をフルに発揮し、中国の新エネルギー自動車産業の急速な発展を促進したいと考えています。新エネルギー自動車の安全性の問題に関しては、一方では自動車会社やシステムサプライヤーの要件を厳守し、製品の信頼性と一貫性を確保します。他方では、専門的な観点から適切な提案を行い、お客様のアーキテクチャ全体に対する配慮を向上させます。これが当社の責任であり、使命です。」李万祥氏はインタビューでこう語った。

これは記者に、以前の業界フォーラムでの清華大学の欧陽明高教授の発言を思い出させた。「新エネルギー車の開発の勢いは非常に速いが、勢いが強すぎることは必ずしも良いことではない。ひとたび重大な安全事故が発生すると、新エネルギー車業界全体に壊滅的な打撃を与えることになる。これには特別な注意が必要であり、企業は畏怖の念を持たなければならない。」ここでいう「企業」には、OEM だけでなく、業界チェーン内のさまざまな部品サプライヤーも含まれます。お互いに励まし合いましょう！

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。