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人とくるまのテクノロジー展2009:部品メーカーの出展概要HEV/EV関連技術や、トヨタが iQ と新型 Prius に採用した新技術など

2009.6.29 No.791

明電舎/日立製作所/東芝/が、HEV/EV用モーター/インバータを出展
日立製作所/東芝/三菱重工が、リチウムイオン電池を出展
トヨタが iQ と新型Prius に採用した、小型化技術と省燃費技術
デンソーと日本精工が、トヨタの新アイドリングストップ用技術を出展
デンソーが第3世代コモンレール、三菱重工がターボチャージャーを出展
日本精工が小型トロイダルCVT、ZFが 7速Dual Clutch を出展
小糸製作所と Hyundai Mobis が、LEDヘッドランプを出展
アイシンAWが NAVI-MATIC、デンソーと東芝が将来の運転支援技術を出展

要 約

 以下は、"人とくるまのテクノロジー展2009" での、自動車部品メーカーの環境対応、運転支援技術に関する出展概要である (自動車技術会主催で、2009年5月20~22日開催)。

 HEV/EV関連では、明電舎/日立製作所/東芝がモーター/インバータを出展、日立製作所/東芝/三菱重工がリチウムイオン電池を出展した。

 トヨタ iQ の、全長2985mm の超高効率パッケージに貢献した技術として、アイシンAW が通常と入力軸・出力軸の配置を逆転させたCVT、日本精工がコンパクトEPS、デンソーが小型カーエアコンを出展した。またトヨタ新型Prius が採用した省燃費技術として、アイシン精機が電動ウォーターポンプ、デンソーがエジェクタ式カーエアコンを出展した。

 画像処理による運転支援技術の出展も多様で、アイシンAWが高精度な自車位置確認技術をベースとするナビ協調制御技術NAVI-MATIC、デンソーと東芝が画像認識や音声認識による開発中の運転者支援システムを紹介した。

明電舎/日立製作所/東芝/が、HEV/EV用モーター/インバータを出展

 HEV/EV関連技術では、明電舎, 日立製作所, 東芝が、モーターやインバータを出展した。矢崎総業は、HEV/EV用の高電圧電源分配システムの模型を出展した。

明電舎の、三菱自動車 i-MiEV 用モーター
明電舎の、三菱自動車 i-MiEV 用モーター

矢崎総業の、HEV/EV用高電圧電源分配システムの模型
矢崎総業の、HEV/EV用高電圧電源分配システムの模型

HEV/EV 関連技術 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

明電舎 EV用モーター/
インバータ
 三菱自動車の i-MiEV に搭載するモーター (水冷式永久磁石同期電動機)。最大出力 47kW、最大トルク 180Nm、最高回転数 8500rpm。i-MiEV 用インバータも展示した。
日立製作所 TPIM
インバータ
 GM の 2モードハイブリッド車 (Chevrolet Tahoe 等) に納入している、TPIM インバータ (Traction Power Inverter Module)。変速機内の 2つのモーター (各 60kW) を同時に、かつ個別に制御する (2つの機能を一体化し軽量化)。
マイルド
ハイブリッド用
モーター
 GM の 42V マイルドハイブリッド車 (Saturn Vue Green Line 等) の主要構成部品であるモーター兼発電機。トルクアシスト, アイドルストップ/スタート, ブレーキ回生等の機能を果たす。
マイルド
ハイブリッド用
インバータ
 GM の、42V マイルドハイブリッドシステムにおいて、モーター兼発電機を制御するインバータ機能と、42V バッテリーと 12V バッテリーの双方向 DC/DC コンバーター機能を備える。
東芝 ハイブリッド車用
モーター
 2004年から Ford Escape Hybrid に搭載しているモーターと発電機、および2009年から Ford Fusion Hybrid に搭載する高機能化したモーターと発電機を出展。
矢崎総業 高電圧電源
分配システム
 EV/HEV/PHEV 等の高電圧電源分配システムの模型を出展。国内で市販されたハイブリッド乗用車のほぼ全てが、矢崎総業製システムを採用している。

日立製作所/東芝/三菱重工が、リチウムイオン電池を出展

 日立製作所は、2010年から量産する第 3世代リチウムイオン電池と、2009年 5月に発表した第 4世代リチウムイオン電池を出展した。東芝と三菱重工も、開発中のリチウムイオン電池を出展した。

三菱重工が開発中のリチウムイオン電池
三菱重工が開発中のリチウムイオン電池

HEV/EV 用リチウムイオン電池 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

日立製作所 HEV用
リチウムイオン電池
(第 3世代)
 HEV 用リチウムイオン電池 LIB-Ⅲ。日立の従来製品比で、約 15% 高出力化し、劣化率を 10~20% 低減して長寿命化した。2010年から、GM の次期型マイルドハイブリッド車等向けに量産する。
HEV用
リチウムイオン電池
(第 4世代)
 2009年 5月に発表した、日立の第 4世代リチウムイオン電池 LIB-Ⅳ。マンガン系正極材料の新規採用や、電極薄膜化等により、出力密度は第 3世代 (LIB-Ⅲ) の約 1.5倍の 4,500W/kg。日立ビークルエナジーで生産し、2009年秋にサンプル出荷を開始する。
東芝 新型二次電池
SCiB
 東芝が開発したリチウムイオン電池。熱安定性の高い微粒子のチタン酸リチウム負極とマンガン正極を採用。出力密度 3,250W/kg、長寿命 (約 6,000回の充放電後も容量低下は僅か)、低温特性 (マイナス 30℃ でも十分な放電が可能)、急速充電 (約 5分) が可能などが特徴。
 現在の佐久工場に加えて、新工場建設を2009年度に開始し、2010年にも量産を開始する。当初は産業分野や電動自転車向けだが、HEV および PHEV/EV 向け電池も開発中としている。
三菱重工 リチウムイオン
二次電池
 開発中のリチウムイオン二次電池を出展。定置用(電力貯蔵) と移動体用 (EV等) の市場投入を計画。量産に向けた実証試験を行う工場を2009年度に建設し、2012年から本格参入する計画。

トヨタが iQ と新型Prius に採用した、小型化技術と省燃費技術

 トヨタ iQ の、全長2985mm の超高効率パッケージに貢献した技術として、アイシンAW が入力軸と出力軸の配置を通常と逆転させたCVT、日本精工がコンパクト EPS、デンソーが小型カーエアコンを出展した。

 トヨタの新型Prius が採用した省燃費技術として、アイシン精機が電動ウォーターポンプと軽量化したシートスライド、デンソーがエジェクタ式カーエアコンを出展した。

アイシンAWの、iQ向けに開発した少容量CVT。
アイシンAWの、iQ向けに開発した少容量CVT。写真奥およびその下に続く出力軸を、
写真手前のエンジンからの入力軸より車両前方に配置した (通常とは逆の配置)。

アイシン精機の電動ウォーターポンプ (新型 Prius に搭載)。
アイシン精機の電動ウォーターポンプ (新型 Prius に搭載)。
写真左がインバーター冷却用、右がエンジン冷却用。

小型化・軽量化・省燃費技術 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)


■トヨタ iQ に搭載した技術

アイシンAW 小容量 CVT  iQ のフロントオーバーハングを短縮するため、ディファレンシャルギヤをエンジンおよび CVT 中心部より前方に配置。このため CVT のレイアウトを通常と逆転し、ディファレンシャルギヤへの出力軸を、エンジンからの入力軸より前方に配置した。
日本精工 コンパクト EPS  ステアリングの ECU などのメカトロニクス機構とブラシモーターを一体化した、世界最短、軽量、かつ高出力なコラムタイプ EPS (電動パワーステアリング)。
 今後世界的に進むクルマの小型化を支える戦略商品として、2010年までに年販 50万本以上を目指すとしている。
デンソー 小型カーエアコン用
送風機
 樹脂成型技術の改良によるファンブレードの薄肉化などにより、小型で高性能なブロワファンを開発し、送風機の体積を従来品の約半分に小型化し、エアコンユニット全体の体積を 20%、消費電力を 15% 低減した。
 従来のエアコンはユニット本体と送風機が分かれた構造で、送風機部分は助手席の足元上部に搭載されている。新開発エアコンは、エアコンユニットの上に送風機を配置し一体化構造とすることで車両中央部への収納が可能になり、iQ の助手席足元空間の拡大に貢献した。

■トヨタの新型 Prius に搭載した技術

アイシン精機 エンジン冷却用、
および
インバーター冷却用
電動ウォーターポンプ
 新型 Prius が採用したエンジン冷却用およびインバーター冷却用電動ウォターポンプを出展。エンジン冷却用は国内メーカーとして初。インバーター冷却用は、Lexus/Toyota ブランドの Hybrid 車に既に採用されていた。
 従来の機械式エンジン冷却用ウォーターポンプはエンジンを動力とするため、冷却水量を任意にコントロールすることが難しく、またハイブリッド車のモーター走行時などエンジンを停止する場面での冷却水供給が課題になっていた。
 新開発の電動式ポンプは、(1) バッテリーを動力源とするので、エンジン冷却を最適に近い状態にコントロールでき、(2) エンジン負荷を軽減する。これらにより、車両全体の燃費が 2% 程度向上するとしている。
新世代
シートスライド
 シートレールに高張力鋼板を採用し、形状も最適化することで、高剛性を保ちながら厚さを 1.8mm から 1.4mm に薄肉化し、レール部分を 22% 軽量化した。(トヨタ紡織と共同開発)
デンソー エジェクタ式
カーエアコン
 世界初のエジェクタ (小型の冷媒噴射装置) 式カーエアコン。従来システムの膨張弁とエバポレータの替わりに、エジェクタ一体型エバポレータを採用した。
 カーエアコンが消費するエネルギーの多くは冷媒を圧縮するコンプレッサの動力として使用されるが、新開発システムはコンプレッサの消費動力を従来比最大 25% 低減し、車両燃費が約 1.5% 向上するとしている。
 エジェクタは既に冷凍車の冷凍機などに使用されている。エジェクタをエバポレータ上部の冷媒を通すタンクに内蔵し一体化することで小型化し、カーエアコンへの採用を可能にした。

デンソーと日本精工が、トヨタの新アイドリングストップ用技術を出展

 デンソーが、トヨタが2008年秋から欧州仕様 Auris 等に設定した新アイドリングストップ機構の、常時噛合いスタータを出展した。日本精工は、常時噛合いスタータシステムで、フライホイールとリングギヤを分離する One way Clutch を出展した。

 Boschは、アイドリングストップ用に長寿命化したスタータモーターを出展した。

デンソーの、常時噛合いスタータ
デンソーの、常時噛合いスタータ(トヨタの新アイドリングストップに採用、
リングギヤ中央部に配置されたワンウェイクラッチは日本精工製)

Boschの、アイドリングストップ用スタータモーター
Boschの、アイドリングストップ用スタータモーター

アイドリングストップ関連技術 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

デンソー 常時噛合いスタータ  トヨタが2008年秋以降に、欧州仕様の Auris 等に設定した新しい Stop & Start (アイドリングストップ) システムのスタータ。スタータのピニオンギヤとフライホイールのリングギヤを常時かみ合わせる構造として、始動音を低減し、始動時間を短縮した。エンジン始動後は、ワンウェイクラッチによりフライホイールとリングギヤを分離して、リングギヤは回転を停止する。
 従来のアイドリングストップに比べ、始動時間は 80% 短縮し、燃費は 3% 向上するとしている。
日本精工 One way clutch &
Bearing
 トヨタの常時噛合いスタータを装備する Stop & Start システムが採用した、フライホイ-ルとリングギヤの間に配置する One way clutch and Bearing。
Bosch Start/Stop用
スタータモーター
 通常のスタータの寿命が 3~4万回であるのに対して、Start/Stop 用スタータモーターは、25万回の使用に耐えるよう長寿命化したとしている (1日60回、年365日の使用で、ほぼ 10年間の耐用年数)。

デンソーが第3世代コモンレール、三菱重工がターボチャージャーを出展

 その他の環境対応の技術としては、デンソーが第 3世代コモンレールシステム、三菱重工がガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン用のターボチャージャー、Bosch がディーゼルエンジン排ガス浄化のための SCR式尿素水溶液噴射装置を出展した。

デンソーの第 3世代コモンレールシステム(写真左上はサプライポンプ)。
デンソーの第 3世代コモンレールシステム(写真左上はサプライポンプ)。

三菱重工の、2000ccクラスディーゼルエンジン乗用車用の可変容量ターボチャージャー。
三菱重工の、2000ccクラスディーゼルエンジン乗用車用の可変容量ターボチャージャー。

その他の環境対応技術 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

Bosch SCR式尿素水溶液
噴射装置
 SCR (選択還元触媒方式) によるディーゼルエンジン排気の後処理のための、尿素水溶液噴射装置。乗用車や小型SUV にも搭載可能で、米国排出ガス規制 Tier2 Bin5 に対応可能。(マツダが2009年後半に欧州投入する新型 2200cc ディーゼルエンジンは、Bosch 製 SCR 方式を採用する)
デンソー 第 3世代
コモンレール
システム
 デンソーの第 3世代コモンレールシステムは、200MPa の超高圧噴射と、最大噴射回数 9回のマルチ噴射を実現。システムを構成する主要コンポーネントで、高耐圧技術、高応答化技術 (高速ソレノイドなど) を開発、採用した。
三菱重工 ターボチャージャー  三菱重工の最量産クラスの、1400cc クラスのガソリンエンジン乗用車用ターボチャージャー (TD025-WG) を出展。
 2000ccクラスディーゼルエンジン乗用車用 V/G (可変容量) ターボチャージャーも出展。V/G チャ-ジャーは、エンジン回転数に応じて排気ガス流量を変化させて加給効果を高める。三菱重工が展示したのは、低回転時には可変ノズル翼を絞り、高回転時にはノズルを開く方式。
 排出ガスがディーゼルエンジンよりも高温となるガソリンエンジン用に開発した可変容量 VFT ターボチャージャーも、パネル展示した。高温に対応するため、ノズル翼方式ではなく、低回転では流量制御バルブを閉じて小スクロールのみを使用、回転の上昇に伴いバルブを開けてゆくことで、大小二つのスクロールを利用する方式。

日本精工が小型トロイダルCVT、ZFが 7速Dual Clutch を出展

 トランスミッションでは、日本精工が、前輪駆動車にも適用可能な小型ハーフトロイダルCVTを出展した。ZF は、Porsche 911 が搭載する 7速Dual Clutch トランスミッション、8速Hybrid トランスミッション等を出展した。

ZFの 7速Dual Clutch Transmission (Porsche 911 に搭載)。
ZFの 7速Dual Clutch Transmission (Porsche 911 に搭載)。

トランスミッション (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

日本精工 FWD 車用
ハーフトロイダル
CVT
 従来日産に納入していた RWD 車ハーフトロイダル CVT に比べ、コンパクト・低コスト化し、FWD 車にも適用を可能にした。燃費と動力性能を向上させる。
ZF
Friedrichshafen
AG
商用車用 AMT  日産 Atlas/Cabstar に供給している商用車用 AMT(Automated manual transmission)。
Dual Clutch  Porsche 911 が搭載する、7速 Dual Clutch トランスミッション。
8速 Hybrid
Transmission
 Hybrid 用モーターをトランスミッションに内蔵した構造が特徴。
アイシンAW AWD 8速AT  Lexus LS460 AWD, 460L AWD に搭載する、高容量 AWD 8速AT。
FR HEV
トランスミッション
 Lexus GS450h, Crown Hybrid に搭載する FR 2モーター HEV トランスミッション。
JATCO CVT  大型 FF車用ベルト CVT (日産Teana, Presage, Murano 等に搭載)
 中型 FF車用ベルト CVT (日産 Lafesta, Serena, Dualis 等に搭載)
 小型 FF車用ベルト CVT (日産 Cube, Tiida 等に搭載)
 FF 軽自動車用ベルト CVT (スズキ Wagon R, Cervo 等に搭載)

小糸製作所と Hyundai Mobis が、LEDヘッドランプを出展

 照明器機では、小糸製作所が新型Priusに供給するLEDヘッドランプ、Hyundai Mobis が LEDヘッドランプとフルAFSシステムを出展した。

照明機器 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

小糸製作所 LED ヘッドランプ  トヨタ新型 Prius のツーリングセレクションに標準装備されている LED ヘッドランプ (ロービーム用)。オートレベリング機能とポップアップ式ヘッドランプクリーナー付。(Lexus600h/RX450h にも標準装備されている)
HID ヘッドランプ  ホンダ Insight, 日産 GT-R, Porsche Boxter が搭載している HID ヘッドランプ。
Hyundai
Mobis
LED ヘッドランプ  長寿命 (ハロゲンランプの約 500時間に対して、1万時間以上)、低消費電力の LED ヘッドランプを出展。1年後の実用化を計画中。
フル AFSシステム  高速道路, 曲線路, 悪天候など、道路状況や天候条件、車両姿勢の状況に合わせて、光パターンを自動変換する。

アイシンAWが NAVI-MATIC、デンソーと東芝が将来の運転支援技術を出展

 画像処理による運転支援技術の展示も多様で、アイシンAWが一時停止線前でのナビ協調ブレーキアシストなど、高精度な自車位置確認によって高度なサポートを実現したNAVI-MATICをパネル展示した。

 デンソーは、ドライバーの周辺視野にある標識などの確認を、機械の目でサポートするイメージマイニング技術を紹介した (開発中)。

 ドライバーの状況を監視するシステムとして、アイシン精機が脇見運転や居眠りを監視するドライバーモニターシステムを紹介。東芝は、運転者の顔の向きや視線から、運転者が注視しているエリアをシステムが正確に検知するシステムを展示した(開発中)。

東芝が開発中の運転者状態認識システムのデモシステム。
東芝が開発中の運転者状態認識システムのデモシステム。

画像処理による運転支援技術 (人とくるまのテクノロジー展 2009 の展示)

アイシンAW NAVI-MATIC  車両後方カメラから取り込んだ白線や路面ペイント情報を、NAVI 地図データベースのペイント情報と照合することで、高度な自車位置認識 (前後の位置や自車レーン位置の確認) を可能にした。
 これにより、従来より精度の高い制御 NAVI-MATIC が可能となり、一時停止前でのブレーキ制御や (ナビ協調ブレーキアシストと呼称、適用地域の制限あり)、高速道路の合流・退出時における AT のシフトをアシストする。(2008年発売の Crown Royal Saloon/Athlete/Hybrid、2009年 3月発売の Crown Majesta、5月発売の新型 Prius に採用)
 (注) トヨタが幅広い車種に設定してきた NAVI・AI-SHIFT は、ナビからの情報 (カーブなど) と車両の勾配情報を利用して、これから走行する道路状況を三次元的に把握して、ドライバーの減速意思などと合わせて、AT や CVT の最適変速制御をアシストするシステム。
デンソー 歩行者検知
ナイトビュー付
フルカラー
TFT液晶メータ
 高い応答性とハイコントラストを特長とする TFT 液晶パネルを使ったファイングラフィックメーター。2008年 5月に発売した Crown Hybrid に、(トヨタ資料によれば)世界で初めて採用。オプション設定した歩行者検知機能付ナイトビュー使用時には、モニターとなる。
日立製作所 ステレオカメラ  富士重工と共同開発したステレオカメラ。カメラシステムのみで歩行者を含む立体障害物と車線を同時検知し、車両の予防安全制御を行う。4代目 Legacy の予防安全装備 Eyesight に採用 (09年 5月発売の 5代目 Legacy では、新型車での実験を経て、約 1年後に採用予定としている)。
デンソー イメージ
マイニング技術
 ドライバーが、物の判別や色の認識が十分にはできない周辺視野で見ている前方標識などを、機械の目で認識して、周辺視野情報を補足アシストするシステム。(マイニング (採掘) は、周辺視野で眺めている道路状況から、重要な情報を掘り出すとの意味合い)
 機械の目が認識した標識やその他情報を、記号化して画面表示することにより、ドライバーの情報探索負荷を軽減し、運転に集中できるよう支援する。次世代カーナビシステムとの協調も検討する。

■ドライバーを監視するシステム

アイシン精機 Driver Monitoring
System
 プリクラッシュセーフティシステム搭載車両で、カメラと画像処理コンピュータがドライバーの顔の向きを検知し、正面を向いていなかったり居眠り状態で、衝突の可能性が高いと判断した場合には、警報ブザーと表示で通常よりも早く注意を促す。
 さらに危険が高まり、ドライバーが正面を向いていない場合には、警報ブレーキをかけ体感的に危険を知らせる。(トヨタの Lexus LS/GS, Crown Majesta/Royal Saloon/Athlete/Hybrid に設定)
東芝 運転者状態
認識システム
 運転者の状態を画像と音声で認識し、車外のセンサ情報も総合して、警報音, ディスプレイ, 音声アナウンス, エアコン操作, 音楽などにより、安全で快適な運転環境を提供するシステム (開発中)。
 今回の展示では、運転者状態認識システムを紹介。独自の画像認識技術により、運転者の顔の向きを検出し、視線方向を推定して、ドライバーが注視しているデバイスやフロントウィンドウのエリアを、システムが正確に検知することを示した (注視しているデバイスを黄色い縁取りで表示)。
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