第3届电动车和混合动力车驱动系统技术展报告

日本电产展出免稀土SR电动机;日本化工展出再生系统用电容器

2012/02/07

概 要

 第3届EV・HEV驱动系统技术展于2012年1月18日-20日期间在东京国际展览中心举办。在这篇报告中,我们将介绍这次展会概要及同时举办的汽车电子技术展的部分内容(同时举办的“汽车轻量化技术展”将在另一篇报告中介绍)。
 电动机相关方面,日本电产展出了不含稀土的SR电机。安川电机推出了电机驱动系统QMET-II,电机系统由电机和可将直流电转换成交流电的逆变器构成,众所瞩目。EV・HEV相关技术方面,日立汽车系统的电控式制动系统也引起广泛关注。

 汽车电子技术展上,日本化工展出了双电层电容器,用于马自达减速能量再生系统。



电动车和混合动力相关:日立汽车系统展出协调再生制动用电控制动系统;尼吉康展出车载充电器

 日本电产展出了免稀土SR电机,用于转子。该产品力争在2013年左右实现量产。安川电机展出了电机驱动系统QMET-II,由电机和可将直流电转换成交流电的逆变器构成。

 三菱汽车的供应商明电舍展出了开发中的电动机和逆变器。Shicoh和三叶分别展出了各自的轮内电机。


日本電産のSRモーター
日本电产:SR电机


SRモーターのパネル
SR电机看板(放大)

 

日本电产:免稀土SR电机

SR电机 免稀土、低价、可能量产的SR(Switched Reluctance)电机(注)。钢板制转子质轻、应答性高。最大输出功率44 kW,最大扭矩86N・m。力争2013年左右实现量产。现在的课题是,该产品在近10,000rpm的高速旋转领域时效率高,转速在5,000rpm以下时效率也随之下滑。
(注) 1. SR电机主要利用磁铁对铁的吸引力(Reluctance)。钢板制转子在电磁铁制定子的连续牵引下旋转。这一设想19世纪便出现了,但由于存在的振动和噪音等问题,未能成为主流。
2. 日本电产于2010年9月收购了美国Emerson公司,该公司拥有全球半数SR电机相关专利。

 

安川电机:电机驱动系统 QMET-II

 2012年1月发布的第2代电机驱动系统,采用卷线优化。一般情况下,低速电机在低速旋转时产生高扭矩,但不能高速旋转;而高速电机虽然能够高速旋转,一旦进入低速旋转时却不能释放高扭矩。该款电机采用卷线优化结构,集合低高速两种电机的长处,既能在低速旋转时释放高扭矩,又可高速旋转,应用范围扩大。
轻量化  QMET-II相较第一代更为小型轻量化(体积减23%,质量减43%)。
免稀土  预定量产免稀土永磁同步电机(预定2012年11月起提供样品)。
平台化  通过电机驱动核心技术的标准化、零部件的共用化和模块化,提供应用范围广的产品群。最大扭矩和最大旋转数可供选择,构造和界面可满足客户的半数要求。

(注)第1代QMET发布于2009年6月。卷线优化电机诞生于安川电机开发其主业工作用机械的过程中。


安川電機 QMET-IIのモーター
安川电机: QMET-II电机


安川電機 QMET-IIのインバーター
安川电机: QMET-II的逆变器

 

产品群

容量 对应产品 对应车种 预定提供样品 预定量产
120 kW级 QMET-II 三厢(1.6L-)、客车/卡车 2012年7月 2013年春以后
80 kW级 QMET-II 紧凑型车(1-1.5L级) 2012年4月~
50 kW级 QMET-II、YMEV 微型汽车 2012年6月~
30 kW级 YMEV 2012年6月~

(注) YMEV是安川电机于2011年1月发布的一款电机驱动系统,没有卷线优化,容量小。

 

明电舍:提供给三菱的开发中电机和逆变器

MINICAB-MiEV
电机/逆变器
 明电舍展出了2011年12月发售的轻型商用车三菱 MINICAB-MiEV的切割断面,由明电舍提供电机和逆变器。电机最大输出功率30kW/2,500-6,000 rpm,最大扭矩196N・m/0-300rpm。
开发中的
电机/逆变器
展出了开发中的EV/PHV/HV用电机和逆变器。产品规格(下表)仅供参考,会根据整车厂商的要求再作调整。2013年可能提供样品。


05明電舎の次期モデル向けEV用モーター
05明电舍:新电动车车型用电机


05明電舎の次期モデル向けEV用インバーター
05明电舍:新电动车车型用逆变器

 

开发中电机/逆变器规格(参考值)

电机 逆变器
质量 最大规格 最大旋转数 体积
微型汽车级(30-40kW) 25kg 30kW-75Nm-3,820rpm 12,000rpm 3.5L
小型车级(50-60kW) 35kg 60kW-150Nm-3,820rpm 12,000rpm 4.6L
中型车级(80-90kW) 40kg 80kW-200Nm-3,820rpm 12,000rpm 6.5L

 

Shicoh:转子内部中空的轮内电机

 Shicoh是一家开发和销售小型空心杯电机和小型发电机的厂商。这次推出的轮内电机(注)是在小型发电机用空心杯电机基础上、针对微型汽车设计而成。输出功率5kW。转子内部中空,能够安装制动器。
 作为基础的空心杯电机一般是在缠铜线的定子上再加以铜板材料,具有以下三大特点:1)质量轻、密度大、输出功率大、刚性强;2)耐热;3)能耗低。

(注)公司称作轮内电机。


シコーのローター内部が中空のインホイールモーター
Shicoh:转子内中空的轮内电机

 

三叶:微型短程电动车用电机

 三叶从事产销汽车电动零部件。这次展出了其所在群马微型短程电动车协会的微型短程车μ-TT2用轮内电机。三相无刷外转子电机。最大旋转次数可达9,400rmp,固定输出功率0.3kW,质量3kg。


ミツバのマイクロコミューターEV向けモーター
三叶:微型短程电动车用电机

 



电动车和混合动力相关系统:日立汽车系统展出协调再生的电动制动系统;尼吉康展出车载充电器

 EV・HEV相关系统方面,日立汽车系统展出了混合动力系统和再生制动/液压制动组合“用于协调再生制动的电控制动系统”。尼吉康展出了车载充电器。日本电产TOSOK则展出了冷却用电动油泵。


Chevrolet Volt向けのモータージェネレーター
雪佛兰Volt用电动发电机


Chevrolet Volt向けのインバーター
雪佛兰Volt用逆变器

 

日立汽车系统:混合动力系统

混合动力系统  日立汽车系统展出了电动发电机、逆变器和锂离子电池,显示其能够提供所有混合动力系统的主要零部件。
电动发电机  提供给通用雪佛兰Volt的电动发电机(注)。通过高密度的卷线和紧凑型布线结构实现小型化和高输出功率。
逆变器  提供给通用雪佛兰Volt的逆变器。除了将电池供应的直流电转变为驱动电机的交流电外,还能控制电机输出功率。又通过改造冷却结构,提高了散热性能和燃效。
锂离子电池  适用于通用轻度混合动力系统e-Assist的锂离子电池模块。内置32个日立锂离子电池LIB-III。

(注)Volt配有两个电机,均由日立汽车系统提供。这次展出的电机兼有发电机功能。

 

日立汽车系统:用于协调再生制动的电控制动系统

用于协调再生制动的电控制动系统  这种制动系统依靠驱动电机协调控制再生制动和一般的液压制动,用于日产EV LEAF和Fuga HV。由电控制动执行器(e-ACT) 、ESC、冲程传感器、带电动泊车制动功能的卡钳组成。
 踩踏板时产生的动力数据经非接触式磁铁冲程传感器转变为电信号,再由计算机算出再生制动和液压制动所需制动力。
 e-ACT的滚珠丝杆经电机驱动后产生必要的液压。滚珠丝杆和制动踏板一般不接触。


回生協調対応電動型制御ブレーキシステム
用于协调再生制动的电控制动系统

 

尼吉康:日产LEAF、三菱 i-MiEV用车载充电器

EV用车载充电器  供货给日产LEAF。对应世界各国的电源(输入电压AC100Vー264V)。最大充电效率90%,最大输出功率3.3kW,输出电压200V-410V。水冷式。充电器内部一体化。
一体化EV用车载充电器
DC-DC转换器
 供货给三菱 i-MiEV。充电器基本功能与上述LEAF用充电器相同。DC-DC转换器的输入电压为200-410V,输出电压14V,输出电流80-120A。充电器与转换器间有冷却水通过。


ニチコンが日産 LEAFに供給する車載充電器
尼吉康:供货给日产LEAF的车载充电器


ニチコンが三菱 i-MiEVに供給する車載充電器一体型DC-DCコンバーター
尼吉康:供货给三菱i-MiEV的一体化车载充电器DC-DC转换器

 

日本电产TOSOK:电动油泵

电动油泵  日本电产TOSOK开发中的电动油泵。一般由铝制成的泵外壳换由铁制,因此减少摩擦(预定申请专利)。此外,该产品用的逆变器也由TOSOK自制。小型电动油泵与逆变器实现了一体化。

(注)电动油泵用于冷却驱动电机,同时确保怠速停止时变速器的液压。


日本電産の電動オイルポンプ
日本电产TOSOK:电动油泵

 



电容器:日本化工展出低电阻双电层电容器;新神戸电机展出锂离子电容器

 日本化工展出了马自达减速能量再生系统用双电层电容器。今后,也将向其他公司供货,进一步普及该产品。新神戸电机展出了预定2012年春起量产的锂离子电容器。


日本ケミコンがマツダ向けに供給する、電気二重層キャパシターモジュール
日本化工:提供给马自达的双电层电容器总成


日本ケミコンの第三世代電気二重層キャパシター DXE シリーズ
日本化工:第三代双电层电容器DXE系列

电容器

日本化工 马自达用双电层电容器 DLCAP  日本化工展出了马自达减速能量再生系统i-ELOOP(注)用电容器(日本化工组装模块)。相较传统产品,内部电阻值压低到三分之一,提高了大电流的存放电能力。此外,耐受温度也从60度提升至70度,可以置于发动机室内。
DXE 系列  日本化工面向马自达开发的上述电容器将于2012年开始量产,争取获得更广泛的应用(第3代 DXE系列)。公司还准备开发耐热度达到85度的电容器。又提案将太阳能发电技术应用于汽车。
新神戸电机 锂离子电容器  锂离子电容器相较双电层电容器具备高功率、长寿和耐高热(80-90度)的特性。2012年春起,开始量产数万件工业用双电层电容器。在汽车应用方面,将结合铅电池,提高怠速停止系统的耐久性,也提高燃效。
 锂离子电容器的成本是(现阶段)双电层电容器的3-4倍。有些零部件与新神戸电机生产的锂离子电池可以共用。锂离子电容器正式量产后,成本有望减低。
尼吉康 双电层电容器  尼吉康展出的双电层电容器主要用于能源领域,其特点是超低电阻模块和高密度电容器等。现阶段,尚未汽车应用实例。

(注)马自达在2011年12月的东京汽车展上首次公布了配备i-ELOOP的概念车雄(TAKERI)。预定2012年上市。


新神戸電機のリチウムイオンキャパシター
新神戸电机:锂离子电容器


ニチコンの電気二重層キャパシター
尼吉康:双电层电容器

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