機械メタマテリアルと生物模倣構造を用いた電気自動車バッテリーパックケーシングの振動・衝撃緩和に関する研究
Vibration and Shock Mitigation on a Battery Pack Casing of an Electric Vehicle Using Mechanical Metamaterial and Biomimetic Structures
本研究は、電気自動車(EV)のアルミニウム(AlSi10Mg)製バッテリーパックケーシングに対し、機械メタマテリアル壁構造の改良と追加ダンピング構造の統合により、広帯域の振動および機械的衝撃の緩和を調査した。12.432 kWhのアンダーボディタイプケーシングが設計され、スター・トライアングルハニカム(STH)と新規ハイブリッドオークセティック(NHA)の2種類の壁構造が、ケーシングのトップ、フロント、リアの3壁に実装された。さらに、機械的ダンピング(DSMS)と3つの生物模倣ダンピング概念(BWBIS、BPPIS、BBIGPS)が比較検討された。シミュレーションの結果、NHAケーシングはSTHケーシングよりも高い振動緩和効果を示し(縦方向98.07%、垂直方向95.09%、横方向93.60%)、BPPISとBBIGPSはBWBISとDSMSを上回ったため、NHAケーシングとBPPISが製造用に選定された。実験では、ソリッド-BPPIS構成が最も堅牢なランダム振動減衰を達成し、平均二乗平均平方根(RMS)で垂直方向26.82%、縦方向87.34%、横方向83.60%の削減が見られた。衝撃試験では方向依存性が強く、ダンピング構造の追加は縦方向と横方向の衝撃緩和を改善したが、垂直方向の緩和は限定的であった。これらの結果は、EVバッテリーパックケーシングの実用的な振動・衝撃保護のための壁構造とダンピング配置の選択に関する設計レベルの指針を提供する。
本件は電気自動車バッテリーパックの耐振動・耐衝撃性能改善に関する学術研究であり、EVの信頼性・寿命向上に寄与する技術的可能性を示している。しかし、具体的な企業・製品化の発表や市場投入の計画はなく、現時点では実験室レベルのシミュレーションと試作検証の段階にとどまる。投資家が即座にアクションを起こすべき案件ではない。