要点まとめ

EV用の銅製バスバーをプレス加工することは、導電性の高い銅合金を電気自動車のバッテリーパック、インバーター、モータードライブに不可欠な精密な電力分配部品へと変換する重要な製造工程です。従来の配線とは異なり、プレス成形されたバスバーはより高い電流密度を持ち、誘導係数が低く、振動下でも堅牢な機械的安定性を提供します。設計チームは通常、電気伝導性（最大101% IACS）を最大化するためにC11000（ETP）またはC10100（無酸素銅）を選択し、大量生産における高精度とコスト効率を実現するためにプログレッシブダイプレス加工を利用します。正しくプレス成形され、絶縁されたバスバーは、現代の電気駆動システムに内在する高電圧熱負荷（400V～800V）を管理するために極めて重要です。

主なポイント：

• 素材： C11000が標準ですが、ろう付け／溶接用途ではC10100が好まれます。
• プロセス: プログレッシブダイプレス加工は、大量生産において最も高い再現性を提供します。
• 隔熱: エポキシ粉末コーティングは、コンパクトなバッテリーモジュールに必要な絶縁強度を提供します。

EV用バスバー材料の選定：C11000対C10100

正しい銅のグレードを選択することは、電気自動車用バスバー設計における基本的な決定です。アルミニウムは構造部品における軽量化のために採用が進んでいますが、銅は優れた電気伝導性と熱的特性により、高圧電力分配用途において依然として断然標準的な材料です。

C11000（電解銅 - ETP） は、スタンピング加工されたバスバーの業界標準です。国際退火銅標準（IACS）比導電率100～101%を有しており、抵抗を最小限に抑えながら電流を効率よく伝送できます。ただし、C11000には少量の酸素が含まれており、バスバーが水素ろう付けや高温溶接を受ける場合、脆化を引き起こす可能性があります。

C10100／C10200（無酸素銅 - OFE／OF） 酸素含有量を実質的に排除することで、加熱時の金属構造内での蒸気の発生を防ぎ、接合部の構造的完全性を確保します。スペースが限られた複雑なバッテリーモジュールを設計するエンジニアにとっては、無酸素銅のわずかなコスト増は、優れた成形性と接合信頼性により正当化されることが多いです。

スタンピング工程：プログレッシブダイ方式とCNCフォーミング

電気自動車用バスバーの製造には、精度、速度、スケーラビリティのバランスが必要です。プログレッシブダイスタンピングとCNCフォーミングの選択は、主に生産量と設計の複雑さによって決まります。

プログレッシブダイスタンピング 大量生産（通常10,000台以上）のEV製造において選ばれる方法です。この工程では、銅のストリップが単一の金型内の複数の工程を通過します。各工程でパンチング、コイニング、曲げ、またはシェービングといった特定の作業が同時に実行されます。これにより、プレスの毎ストロークごとに完成品が生成されます。プログレッシブスタンピングは、非常に厳しい公差（一般的に±0.05mm）と再現性を実現しており、自動化されたバッテリーパック組立ラインには不可欠です。

逆にも CNC成形 試作および小ロット生産に最適です。プレスブレーキを使用して事前に切断されたストリップを曲げます。柔軟性がある一方で、ハードツールに比べて速度や単価効率に欠けます。理想的には、開発から量産まで全ライフサイクルに対応できるパートナーを利用することが望まれます。例えば、 シャオイ金属技術 迅速なプロトタイピングから量産までをつなぐ包括的なスタンピングソリューションを提供します。最大600トンのプレス能力とIATF 16949認証を備えており、自動車OEMが設計を迅速に検証した上で、精度を損なうことなく数百万個の部品生産へスケールアップできるように支援します。

切削加工と比較したスタンピングの主な利点は以下の通りです：

• 材料効率性： スタンピングは銅材を使用する場合の大きなコスト要因となるスクラップを最小限に抑えることができます。
• 加工硬化： スタンピングによる物理的衝撃により銅が加工硬化し、最終製品の機械的強度が向上します。
• 速度： プログレッシブダイは毎分数百個の部品を生産でき、ギガファクトリーの生産能力要求に見合うスループットを実現します。

絶縁およびコーティング：パウダーコーティングの利点

高電圧EVアーキテクチャ（通常400Vから800V以上）では、プレス加工された銅製バスバーの絶縁は重要な安全機能です。特にバッテリーパック内の狭い空間では、絶縁されていないバスバーは深刻なアーク放電のリスクを伴います。熱収縮チューブやPVC浸漬は従来の方法ですが、 エポキシ粉末塗装 複雑なプレス成形形状に対しては、粉末塗装が優れた解決策として登場しました。

粉末塗装は、乾燥した粉末（通常はエポキシまたはポリエステル）を静電的に金属表面に付着させ、その後加熱して連続的で耐久性のある皮膜を形成する方法です。急激な曲げ部でしわや空気隙ができやすい熱収縮チューブとは異なり、粉末塗装は金属表面に直接密着します。これにより部分放電（コロナ）が発生する可能性のある空気隙を排除できます。さらに、粉末塗装ではコーティング厚さ（通常0.1mm～0.5mm）を精密に制御でき、過剰な体積増加なしに高い絶縁強度（多くの場合1ミルあたり>800V）を確保できます。

絶縁方法の比較：

• エポキシ粉末塗装： 複雑な形状、耐熱性、および一貫した絶縁強度が求められる用途に最適です。
• ヒートシュリンクチューブ: 直線部分には適していますが、多軸の曲げ部への適用は困難で、放熱性も低いです。
• PVCディップ: コスト効果が高いですが、エポキシ（130°C以上）と比較して、耐熱性能が低めです（通常105°Cが限界）。

設計上の課題：熱、振動、および誘導

EV用のスタンプ銅バスバーを設計することは、単にA点からB点を接続するだけではありません。エンジニアは、自動車環境特有の複雑な物理的課題を解決しなければなりません。

熱管理と表皮効果: 電流が流れると、発熱（I²R損失）が発生します。インバーターのような高周波スイッチング用途では、「表皮効果」により電流が導体の表面に集中し、実効抵抗が増加します。広く平らな断面を持つスタンプバスバーは、円形ケーブルと比べて表面積を最大化することで、冷却性能と高周波抵抗の低減の両方に寄与します。

振動防止: EVでは、部品が常に道路振動にさらされます。剛性の高い銅製バスバーは、適切に減衰処理が行われていない場合、接続部分で疲労し破断する可能性があります。対策としては、柔軟性のある伸縮ループ（積層銅箔を使用）を設計する方法や、応力を吸収できる弾性ピン・プレスフィット接続を採用する方法があります。

低インダクタンス設計： EVのパワーエレクトロニクスの効率を向上させるためには、漏れインダクタンスを最小限に抑えることが極めて重要です。正極および負極のバスバーを薄い絶縁層で挟み込む形で積層化することにより、「積層バスバー」が形成され、磁界が打ち消しあい、インダクタンスを大幅に低減できます。これにより、IGBT（絶縁ゲート bipolar トランジスタ）などの敏感な部品を電圧スパイクから保護できます。

品質基準：IATF 16949およびその他の規格

自動車サプライチェーンでは、安全性と信頼性を確保するために、厳格な品質基準への準拠が求められます。バスバー製造業者にとっても、 IATF 16949 認証は最低限の要件です。この規格は一般的なISO 9001品質マネジメントを超越し、欠陥の防止やサプライチェーンにおける変動低減といった自動車業界特有のニーズに対応しています。

プレス加工されたバスバーに対する重要な品質検査には以下が含まれます：

• PPAP（生産部品承認プロセス）： 製造プロセスがすべての設計仕様を満たす部品を一貫して生産していることを保証する厳格な検証プロセス。
• Hi-Pot試験： 高電圧試験では、動作電圧よりもはるかに高い電圧を印加して絶縁体の完全性を確認し、絶縁破壊が発生しないことを保証します。
• バリのない仕上げ： プレス加工により鋭いエッジ（バリ）が残ることがあります。高電圧用途では、バリが電気的ストレスの集中点となり、アーク放電を引き起こす可能性があります。そのため、自動バリ取りおよび電解研磨はプレス後の必須工程です。

EVパワートラインの未来を設計する

電動モビリティへの移行は、電力分配の見えないバックボーンに大きく依存しています。それはプレス加工された銅製バスバーです。単なる金属帯から脱却し、設計された絶縁処理を施した高精度プレス部品へと進化することで、メーカーは電気自動車の安全性、航続距離、耐久性を確保しています。溶接式バッテリーパックでC10100銅を使用する場合でも、絶縁安全性のために高度な粉末塗装を採用する場合でも、設計およびプレス工程での選択は、車両のライフサイクル全体に影響を与えます。

調達担当者やエンジニアにとって目標は明確です。プレス加工の幾何学的形状だけでなく、電動化の物理学を理解するメーカーと提携することです。IATF 16949品質を保証し、試作から量産までスケーラビリティを提供するサプライチェーンを確立することは、高性能EVを市場に投入するための最終ステップです。

よく 聞かれる 質問

1. EV用バスバーに最適な銅のグレードは何ですか？

ほとんどの用途において、 C11000 (ETP) は優れた導電性（101% IACS）と費用対効果の高さから最適な選択です。ただし、バスバーの設計で広範な溶接またはろう付けを必要とする場合は、 C10100 (無酸素銅) 水素脆化を防ぎ、接合部の完全性を確保するために推奨されます。

2. バスバーにおいてエポキシ粉体塗装が熱収縮チューブより好まれる理由は何ですか？

エポキシ粉体塗装は、熱収縮チューブがしわになったり破れたりする可能性のある複雑なプレス成形形状においても優れた被覆性能を発揮します。銅に直接密着することで部分放電の原因となる空隙を排除し、より薄い厚みで優れた放熱性と高い絶縁強度を提供します。

3. 金属プレス加工はバスバー生産のコストをどのように削減しますか？

特にプログレッシブダイを用いた金属プレス成形は、複数の成形工程を1回の機械加工で行えるため、大量生産におけるコストを大幅に削減します。これにより、個別の棒材を機械加工または切断する場合と比較して、人件費が削減され、生産能力（毎分数百個の部品）が向上し、材料のロスが最小限に抑えられます。