东京汽车展2011:零部件制造商篇(1)

EV/HV、怠速停止相关技术和未来驾驶技术概要

2011/12/27

概 要

 本篇报告主要介绍2011年东京汽车展(2011年12月3日~12月11日举办)上零部件制造商推出的EV/HV相关技术、怠速停止相关技术、智能住宅相关技术和未来驾驶相关技术。
 丰田自动织机等3家零部件制造商推出了EV概念车。NSK和NTN推出一体化车轮电机式EV系统。此外,各大供应商分别展出了EV/HV相关技术和零部件,如锂离子电池、电机、制动系统和泵等。针对今后EV/HV市场需求扩大,各公司均以技术涵盖的广度和高度作为亮点。
 怠速停止方面,EV/HV共通的课题为如何取代传统传动机构在发动机不断停止和重启上的作用。这次展出了制动器、电动助力方向盘、DC-DC转换器等怠速停止辅助零部件和技术。
 此外,电装等3家公司在各自的体验角介绍了面向未来的驾驶技术,如通过高端HMI(人机界面)加强人与车、车与车及车与基础交通设施之间的联系,使驾驶更为便利和安全。

 

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2011年东京汽车展: 日本以外整车厂商篇2011年东京汽车展:零部件制造商(2)



EV概念车

 NTN展出了配备轮内电机的EV“Q'mo”。丰田自动织机展出了微型汽车尺码的商用EV“e-Porter”。丰田纺织展出了能够自由排列座椅的紧凑型EV“T-Bridge”。


NTNが出展した、四輪にインホイールモーターを搭載する2人乗り電動モビリティ"Q'mo"
NTN:四轮内置电机的双人乘坐电动车“Q'mo”


トヨタ紡織が出展した、移動空間モデル"T-Bridge"
丰田纺织:诠释空间新概念车型“T-Bridge”

 

EV概念车

NTN 双人乘坐电动车“Q'mo”  NTN推出双人乘坐电动车的概念车版“Q‘mo’”,四轮内置电机,还配备新开发的紧凑型独立四轮驱动转向系统,能够直接横移和原地转圈。长×宽×高为1,780×1,500×2,300mm。
 适合高龄女性驾驶者在家附近购物和接送,适合观光旅游,此外,也适合在机场、医院等建筑物中的移动。
丰田自动织机 e-Porter  这款概念车e-Porter使用专门平台,提高了可操作性。长×宽×高为3400×1470×1765mm,微型汽车尺码,一人乘坐,最大承载能力为350kg,总电力17.5kWh,续航里程(10-15模式下空调不运作)120km。
 丰田自动织机开发而成,因逆变器和驱动电机等功能性零部件的成功一体化,实现了EV小型化和轻量化。对应从微型汽车到普通汽车等各级别EV。
丰田纺织 空间移动车型T-Bridge  以“小型车的巨大可能”为主题,自由扩展车内空间,三人座椅折叠后能够装入自行车。与智能手机连接,可做个人认证和调整座椅。

资料:2011年东京汽车展发布资料・展示资料,以下相同。

 



EV/HV系统

 NSK和NTN分别展出了轮内电机型EV和现在主流单电机EV驱动系统。两公司的产品群有力支持着整车厂商的EV开发。
 JATCO展出了新开发的Jatco CVT8 HYBRID。HV系统内置日产的“1电机2离合器”,预定2013年投放市场。爱信精机展出了日野Dutro HV海外规格车配备的Hybrid AT系统。
 博世设置了功能体验展台,展出了标致3008 Hybrid4配备的“Axle Split Hybrid System”。


NSKが出展したホイールハブモーターシステム
NSK的轮内电机系统


トヨタPriusが搭載するHybridトランスミッション(トヨタAquaも共通のトランスミッションを搭載する。アイシンAWの出展)
丰田普锐斯配套的混合动力变速器
(丰田Aqua也用同样的变速器。爱信AW展出)


アイシン精機が出展した、日野Dutro Hybrid北米仕様のハイブリッドATシステム(モーター、トルコンもアイシン精機製)
爱信精机:日野Dutro Hybrid北美规格混合动力AT系统
(电机、扭矩也为爱信精机制)


ジヤトコが出展した、ハイブリッドFF車用トランスミッション(Jatco CVT8 HYBRID)
JATCO:混合动力FF车用变速器(Jatco CVT8 HYBRID)


Boschが出展したAxle Split Hybrid System (Peugeot 3008 Hybrid4が搭載)
博世:Axle Split Hybrid System (配备标致3008 Hybrid4)

 

新EV系统

NSK 轮毂电机  等同于轮内电机。通过在每条轮胎配备2个电机、2组行星齿轮和减速器来提高效率。
EV驱动系统  普通单电机EV系统。减速比为4.0的减速器、二段变速器和最大40,000 rpm的电机组合后,实现了汽车的小型化和轻量化,提高了效率。
NTN 单电机型
EV系统
 NTN除了上述“Q'mo”配备的轮内电机外,也展出了现在EV界的主流单电机型EV新概念车。采用二段变速器取代传统的固定减速比变速器,另外还配备开发中的小型轻量化驱动电机、差动气和逆变器组成的“单电机型EV驱动系统”。
 NTN同时展出了适用于EV的线控转向系统和电动制动系统。

(注)NTN展出的各种EV驱动系统将在不久的将来应用于汽车内外部分,特别是轮内电机系统力争在2~3年内实现量产。

现有或客户指定HV系统
爱信AW 小型
HV系统
 用于丰田第3代普锐斯的混合动力变速器。丰田于12月下旬发售的“Aqua”也采用几乎相同的HV系统(电机等部分小型化)(HV系统可以实现整体小型化,但相比下来,与普锐斯共用一个量产系统成效更明显)。
爱信精机 商用车
HV系统
 与日野汽车共同开发而成,配备针对北美的Dutro Hybrid自动变速器(日本规格车配备专门5速AMT)。电机和扭矩设备由爱信精机负责生产。
 发动机和电机・发电机之间设置可切换离合器,提高减速时的再生效率。
JATCO Jatco CVT8
HYBRID
 基于2012年面市的新型中重型车用CVT8,和日产共同开发出FF Hybrid车用CVT8 Hybrid系统。和日产FR Hybrid相同,CVT8 Hybrid内置1电机2离合器系统。另外配备发动机和电机切换离合器,提高电机驱动效率,实现减速能量回收。
 2012年初,由日本和墨西哥两工厂负责生产,预定搭配日产2013年在北美面市的新型混合动力车。
Bosch Axle Split
Hybrid System
 体验Axle Split Hybrid System。前轮驱动发动机,后轮驱动电机的全时混合动力系统。参观者可以坐上驾驶台,一边观看驾驶情况(CG),一边体验纯电动驾驶、电机发动机驾驶和纯发动机驾驶。
 配备PSA于2011年内发售的标致3008 Hybrid4(同款混合动力车配备柴油发动机和电机、松下(三洋电机)制镍氢电池)。

 



EV/HV相关技术

 EV/HV相关技术方面,这次各大零部件制造商分别展出了锂离子电池、电机、车载充电器、制动系统、电动水泵和空调相关零部件等EV/HV系统辅助技术和零部件。
 电装展出的产品涵盖范围广,包括电源控制系统、锂离子电池监测单元等。


Hybrid車に搭載する、トルクリミッタ付ダンパ(アイシン精機が出展)
应用于混合动力车的带力矩限制的阻尼器(爱信精机展出)


デンソーが出展した、EV/HV用製品
电装展出的EV/HV用产品(左起为电动压缩机、电源控制单元、混合动力车用ECU、DC-DC转换器、电池监测继电器、电池电流传感器)


カーエアコン用電動コンプレッサ(豊田自動織機が出展)
汽车空调用电动压缩机(丰田自动织机展出)
(右内为普锐斯α配置的ES27型,左前为普锐斯配置的ES14型)

 

EV/HV相关技术的展出

三菱电机 驱动电机等  三菱电机从事生产用于电动助力转向等系统的电机,现在又致力于开发EV/HV用电机。这次,其展出了一体化逆变器和电机以及车载充电器。
爱信精机 带力矩限制的阻尼器  混合动力车发动机启动时产生的过大转矩会影响到电机或变速器,现在通过使用带力矩限制的阻尼器,消除这种负面影响,只保证必须的转矩。用于丰田全混动和日产Altima混动版(尺寸因车型而有所区别)。
 在汽车停止时启动发动机,因变速器不相连,不会产生问题。但HV在纯电动模式下启动发动机时,会产生巨大震动,影响全部传动系统。
电动水泵  HV车配备的电动水泵,用于发动机冷却。相较皮带驱动,可以通过控制流量实现省电,又可通过控制温度提高发动机热效,油耗比皮带驱动泵降低2%。其中,160W电机供货给丰田普锐斯、雷克萨斯CT200h;200W电机供货给丰田凯美瑞HV。
日立
自动系统
电动控制制动  在传统助推器内设置高精度电机和计算器,最优化控制制动摩擦和制动能量回收。在保持自然运作的基础上,最大限度利用制动能量回收。用于日产混动版风雅。
爱德克斯 HV制动器  HV方面,采用液压制动和制动能量回收相互合作的方式。对应减速时的制动能量回收变化有效控制液压制动,在保证制动器正常运作的情况下,最大限度回收制动能量。
电装 EV/HV产品  电装集中展出了其EV/HV用产品。包括电源控制单元、DC-DC变换器、电池监测单元、系统主要继电器、电池电流传感器、HV车用ECU和电动压缩机等。
喷射循环式
空调
 在传统空调产品中,循环至膨胀阀的液体形成漩涡释放部分热能,新产品利用这部分热能产生吸引力,推动冷却剂循环,起到泵的作用,既减轻了通常承担推动冷却剂循环的压缩机动力负荷(相应减少发动机和电机负荷),又提高了燃油经济性。该产品应用于第3代丰田普锐斯。
 对于EV/HV来说,如何提高空调效率是一大课题,这也会影响到EV的续航里程。电装预计将来该产品会被广泛采用。
丰田自动织机 空调用电动
压缩机
 发动机停止时也能运作,兼备HV/PHV/EV的舒适性和节能性。丰田自动织机这次展出了三个机种的产品群,分别是:(1)普锐斯用 ES14、(2)普锐斯 α/普锐斯 PHV/雷克萨斯 CT200h用 ES27、(3)雷克萨斯 LS600h用 ES34。
Bosch 锂离子电池  博世展出了其与韩国三星SDI的合资公司、SB LiMotive共同生产的PHV用锂离子电池。
丰田自动织机 车载充电器  丰田普锐斯PHV配备的车载充电器。可从家用交流电压切换成直流电压,为PHV/EV的高压电池充电。这是该产品首次亮相。

 

日立车辆能源公司的锂离子电池产品组

(HV用)

LIB-Ⅲ

(HV用)

LIB-Ⅳ

PHV & EV用
2010年1月公布 2011年11月公布
容量(Ah) 4.4 4.8 25 30
功率密度(W/kg) 3,000 4,500 2,400 2,100
能源密度(Wh/kg) 61 72 120 130
(注) 1. LIB-Ⅲ用于通用2011年开始配置的轻度混动系统的“eAssist”车。
2. 对于HV用电池和PHV/EV用电池分别要求较大功率密度和能量密度。
3. 11月PHV & EV用电池数据来自日立车辆能源11月21日发布的公司公告。

 



怠速停止相关技术

 采用怠速停止设备后燃效改善5%左右,单项产品中具备同等节能功效的绝无仅有,预计该产品很快将被广泛使用。
 电装展出了串联电磁起动机Tandem Solenoid Starter,在发动机怠速旋转时,小齿轮和齿轮环也能紧密咬合。
 此外,还展出了众多怠速停止相关技术,支持发动机的频繁停止和再启动,使驾驶顺利进行。


デンソーが出展した「タンデムソレノイドスタータ」
电装的“Tandem Solenoid Starter”
(可在发动机怠速旋转时再启动)


アイドリングストップ用スタータ(三菱電機が出展)
三菱电机的怠速停止起动机

 

怠速停止技术

电装 Tandem
Solenoid
Starter
 在传统起动机构造中,直流电动机产生动力,经起动齿轮传递动力给飞轮齿环,带动飞轮、曲轴转动,才能起动发动机。在发动机(飞轮齿环)不完全停止情况下,驱动齿轮和飞轮齿环不能咬合。
 在新起动系统中,首次采用了独立的齿轮和电动机结构。即使发动机停止或者怠速旋转,驱动齿轮和飞轮齿环也能咬合。该系统将应用于大发的“新eco-IDLE”。
 大发2011年秋投放市场的新怠速停止系统“新Eco IDLE”在车速降到7km/h以下时发动机便停止工作,怠速停止时间延长进一步提高了燃效。
三菱电机 怠速停止
起动机
 三菱电机展出了怠速停止用起动机,该产品应用于日产March。传统起动机耐久性约3万次,新产品耐久性达到30万次,实现了产品长寿的同时,也改善了起动性。
怠速停止辅助系统技术・零部件
爱德克斯 怠速停止
协调制动器
 怠速停止系统停止运作时,稳定控制系统保证一定制动压力,防止发动机停止后踏板的突然下陷或发动机起动时的突然跳起。应用于大发和铃木的微型汽车。
丰田自动织机 DC-DC
转换器
 怠速停止系统在发动机重启时有大量电流通过,会引起电压下降,计数器和导航系统暂时停止运作。DC-DC转换器能够防止电压下降,提供稳定电压。英文名称Voltage Stabilizer。
JTEKT 1L车
柱形电动
助力方向盘
(EPS)
 因配置方法简单和产品小型化实现了12%轻量化。电动机规格从65A变为45A,削减耗电。现应用于日产March/Micra。
 在怠速停止状态时停止运作,节省耗电(EPS耗电大,在怠速停止状态时不需要EPS。根据整车厂商的要求,既有方向盘系统又有发动机起动系统)。
爱信精机 怠速停止用电动油泵  怠速停止状态下的发动机重启时,为了更顺利地将机油输送至变速器,追加配备了小型电动泵。该产品应用车型:丰田Vitz、日产Serena/March、铃木北斗星、三菱RVR/戈蓝等。
 另外,还配备了传统发动机驱动时也会有的驱动泵。由发动机动力产生油压要比电动驱动发动机模式更为高效。
新神戸电机 锂离子电池电容器  参展的锂离子电池电容器用于电力再生和辅助电力输出。新神户电机向整车厂商推荐过该产品,其在怠速停止系统中的作用已经证明,但由于成本太高,厂商不得不提高配置怠速停止系统的汽车的售价,因此现阶段仍未被采用。量产后成本应该会下降。
(注) 1. 马自达展出了新开发的再生制动系统“i-ELOOP”,该系统首次将双电层电容器、12-25V可变电压发电机、DC/DC转换器应用于乘用车。2012年起配备上市车辆。不带电机和电池的一般车辆也如HV一样,配备再生制动系统。在频繁变速驾驶时,预计能节省约10%的燃效。
2. 电装开发出新世代怠速停止系统,搭配高性能电池,将汽车减速时回收和再利用能量转成电能存储,之后供电给零部件。计划2015年正式应用。电装将该系统搭配EGR等多种低燃耗技术,汽油机车整体燃耗改善2成。预计汽油机车的燃耗表现将接近轻度混合动力车。

 



智能住宅相关技术

丰田集团计划于2012年发售PHV和EV,这些新能源车大量普及后,需要稳定供电的新型电网。丰田集团内各公司合作构建“智能住宅”,作为未来智能电网的一环,具备可高效控制太阳能光伏发电和电力消耗的功能。这次电装、丰田自动织机和东海理化展出了相关技术。
 汽车与住宅的深入连接,有助于环境保护,提高生活水准。

智能住宅相关技术

电装 HEMS  电装联手丰田之家和三泽之家开发出HEMS(Home Energy Management System),由控制器和7英寸触屏式模拟器组成。预定2012年2月以后投入市场。
 作为连接住宅和汽车的智能住宅核心技术,连接充电器后可设定PHV和EV的充电时间,也可在乘车前就打开空调。
家用蓄电池  电装、丰田之家、三泽之家和新神戸电机这四家公司联合开发的家用锂离子电池。电池容量8.4kWh(使用时存储电量5kWh)。外形尺寸宽1500mm、深345mm、高1430mm。重约520kg。协同HEMS,抑制白天高峰期的充电。停电时也能供应一段时间(最少10小时)的储备电力。
丰田自动
织机
家用充电
装置
 首次公布了与日东工业共同开发的壁式家用充电器(业务用充电器已上市)。丰田之家(株)负责销售。
东海理化 智能锁  可与HEMS协同使用的电锁。注册名称为丰田车智能锁,也可用作家中钥匙。

 



未来驾驶技术

 电装、三菱电机和东海理化展示了面向未来的驾驶技术。

 “连接”、“联系”成为共同的关键词。通过高端HMI(Human Machine Interface)技术,加强人车之间联系,实现便利安全的驾驶。通过通讯系统,加强行驶中的车辆之间以及车与基础交通设施之间的联系,实现安全环保驾驶。在驾驶中获取道路信息,还能增加驾驶乐趣。


三菱電機が出展した、コンセプトカーEMIRAI
三菱电机推出概念车EMIRAI


東海理化が出展した、「新感覚ステアリングスイッチ」
东海理化的“新感觉转向开关”
(操作位于手柄左右的圆形开关)

 

未来驾驶技术

三菱电机
(EMIRAI)
推测目的地  即使导航系统没有设定目的地,汽车也会自动记忆平时经过的道路,主动推测目的地,或者提供目的地周边店铺等信息。
车辆接近警告声  EV和HV在电机驱动模式下,也会发出声音提醒步行者注意。
连接交通灯  连接交通灯,调整驾驶时速,避免碰上红灯。
安全・舒适  通过i-phone进行个人认证。驾驶者心跳测定,一旦发现异常立即发出警告。此外,后排还有不戴眼镜即可欣赏3D画面的娱乐系统等。
三维曲面
背投触摸屏
 可以现场体验。为方便操作,设计了中央部凸出的三维曲面背投触摸屏。滚动显示地图,或者用两根手指即可扩大或缩小画面。“背投”是背面投影的简称,从背部打光。
 能够手写输入。例如,输入平假名“あ”(日语拼音),以“あ”开头的所有地名会自动跳出,以供选择。
电装 Resonance
2021
 重点展示其驾驶舱模拟器。假想10年以后的汽车社会,汽车与道路信息联网实现了驾驶的乐趣、方便和安全。
 为驾驶者提供路况信息,避免交通拥堵(紧急情况下强制性操作方向盘避免交通事故)。此外还有收集信息、寻找最佳路线和提供目的地周边推荐信息等驾驶辅助功能。
同步驾驶舱(注)  仪表盘上的“Partner”守护着驾驶者,感到其困意时会发出警告。此外,“ecometer”会适度调整车速,加快或放慢来避开红绿灯。
基础设施协作系统  该系统通过车辆之间以及车与路面状况之间的信息交换,减少交通事故,缓解交通堵塞。此外,还会在交通情况糟糕的十字路口防止碰撞冲突,在车道改变时发出盲点警告,在前方有车辆紧急刹车和停滞时发出通知等。无线通讯方面,展出了车载无线通讯器,国内假定电波为700MHz,海外为5.9GHz。
东海理化 新感觉
转向开关
 新感觉转向开关可以在手不离开方向盘的情况下接受各种信息,体验驾驶的乐趣。通过旋转左右的圆形开关、按压正中间和从下返回这3种方式,仪表盘上显示部分音频、地图和餐馆的信息。

(注)电装针对高龄驾驶者,正在研发一种模拟技术,随时监测驾驶者的身体情况和注意力,必要时发出警告。

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