2012年人与汽车技术展:零部件厂商展示的采访(1)

EV/HV/PHV及怠速停止系统的相关技术展示

2012/06/19

概 要

 2012年5月23日~25日在太平洋横滨举办了“2012年人与汽车技术展”,以下是对零部件厂商(含部分材料厂商)展出的EV (Electric vehicle)/HV (Hybrid electric vehicle)/PHV (Plug-in hybrid electric vehicle)以及怠速停止系统的相关技术采访的概要。

 三菱化学控股集团展出采用尖端塑料技术的PHV概念车、东丽则展出采用尖端树脂技术的EV概念车。
 JFE工程技术展出搭载东芝制造的SCiB锂离子电池、可在8分钟内为EV充电80%的超快速充电器。

 电装展出EV/HV动力总成相关的2项新技术、SiC(碳化硅)逆变器、以及采用新的卷线结构、成功实现小型化的电机定子。

 舍弗勒、NSK与Dynax(爱思帝的子公司)提出了轮内电机系统的方案。

 日发展出向丰田Aqua的制动助力器供应的构成零部件蓄能器。

 T.RAD展出一款集热器,发动机启动后通过排气的热量加热发动机冷却水,改善燃效,提前发挥暖气的作用,康奈可也展出了基于相同理念,尚处研发阶段的排热回收器。

相关报告:2011年人与汽车技术展采访报告

EV/HEV、怠速停止系统的相关技术 (2011年6月)(仅限英语)、省燃耗、降低成本等技术 (2011年6月)(仅限英语)、

整车厂商篇 (2011年6月)(仅限英语)



三菱化学展出PHV概念车,东丽展出EV概念车

 三菱化学展出PHV概念车"C-Rev MC-SX",搭载三菱化学控股集团的尖端树脂技术的。整辆车全面采用聚碳酸酯材料的车窗代替玻璃。

 东丽展出采用EV概念车"TEEWAVE AR1",采用碳纤维强化树脂一体成形的单体车身结构。


PHVコンセプトカー"C-Rev MC-SX"
PHV概念车"C-Rev MC-SX"(三菱化学以外的三菱化学控股集团展出)


東レが出展したコンセプトEV "TEEWAVE AR1"
东丽展出的概念车EV "TEEWAVE AR1"

 

展出EV/PHV 概念车

三菱化学的
概念车、
C-Rev
MC-SX
概念车  组合了三菱化学控股集团持有的各种树脂技术的PHV(插电式混合动力)概念车"C-Rev (Chemistry makes Revolution) MC-SX"。长4200mm、整车整备质量780kg、EV行驶距离78km。
PC材料树脂车窗  整辆车全面使用吸收红外线的聚碳酸酯材料,与无机玻璃相比,可减轻30~40%,隔热性能提高2~4倍。(但是在目前的安全标准下尚不能应用于车辆前部)
 (注)三菱化学控股集团的三菱工程树脂供应普锐斯α采用的树脂全景车顶的树脂材料(车顶本身由丰田自动织机制造)。
行李箱盖  行李箱盖(外板)使用碳纤维强化树脂。140℃下可在5分钟内硬化,整体成型可在8分钟内完成。与铝制行李箱盖相比,可减轻40%。
底盖  SymaLITE(商品名)为拥有长纤维GF(玻璃纤维)/PP的连续发泡的材料,同时具备轻量、高硬度、吸收声音等特性。目前供应雪佛兰科帕奇等车型。
行李箱  车辆后部行李箱由热可塑性树脂、连续玻璃纤维毯强化的复合材料GMT、GMTex构成。可比现有产品减轻约20%。
其他  除了上述技术,还采用了碳纤维复合材料底盘、轻量化树脂模块、CMC(Ceramic Matrix Composite)制动、有机薄膜太阳能电池、有机EL照明等尖端技术。
东丽 概念车EV
TEEWAVE AR1
 东丽展出概念车EV TEEWAVE AR1。一体成形的单体车身构造采用了强化了连续纤维构造的碳纤维炭素的热硬化性树脂。可在10分钟以内成形。2人乘坐,整车整备质量为846kg。具体请参看 http://www.marklines.com/cn/report/rep1048_201202
资料:2012年人与汽车技术展的产品展示、展示板、宣传资料。以下相同。
(注) 热硬化性树脂是指加热后会形成高分子网眼结构,硬化后无法复原的树脂。热可塑性树脂是指加热后可变软,可成型为固定形状的树脂。热硬化性碳纤维强化树脂体积的50~60%是碳纤维,热可塑性碳纤维强化树脂中的20~30%是碳纤维。

 

 



内置锂离子电池的EV超快速充电器,可在8分钟内充电80%

 东芝展出锂离子电池SCiB元件、以及供应三菱i-MiEV M的电池模块。

 JFE工程技术在东芝的展台中展出可在8分钟内为EV充电80%、在3分钟内充电50%的超快速充电器"Super RAPIDAS"。例如有轨巴士可在乘客上下车时在枢纽车站进行充电,电池容量只需达到目前的1/3,未来或将为EV领域带来巨大的改变。但是截至2011年9月,销售的EV并未加以使用,EV方面有必要进行改进。

 明电舍与住友电气工业展出了共同开发的新型双电层电容器(EDLC)。目前已实现了12.4Wh/L的体积能量密度,为了进一步提高至20Wh/L,还将继续推进开发(为了在汽车领域使用EDLC,需要达到再生减速7Wh/L、动力辅助10~20Wh/L的体积能量密度)。

展出锂离子电池以及超快速充电器

东芝 锂离子电池
SCiB
 东芝展出锂离子电池SCiB 20Ah元件与包含24个20Ah元件的模块。
 还展出三菱i-MiEV M搭载的锂离子电池系统。24个元件*9个模块、18个元件*1个模块,合计搭载234个元件。
东芝/ JFE工程技术 EV
超快速充电器
Super
RAPIDAS
  JFE工程技术在东芝展台中展出搭载东芝制造的锂离子电池SCiB,最大电力160kW,可在8分钟内为EV充电80%、3分钟内充电50%的超快速充电器"Super RAPIDAS"。可与电力公司签订低压(20kW)的使用协议,节约初期投资、运行成本。但是EV方面需要配备专用连接器。
 已获得CHAdeMO认可。首先计划应用于EV客车、EV出租车。以Super RAPIDAS为前提的话,只需固定路线的巴士搭载电池的1/3电量。还可同样大幅减少出租车、私家车等车辆的电池搭载量。
资料:
(注) 1. JFE工程技术先行上市了搭载三菱重工制造的MLiX锂离子电池的EV快速充电器RAPIDAS。过去的快速充电器的设置中,由于需要与电力公司签订高压输电合约(6.6kV, 50kW以上),RAPIDAS采用由输电电力与蓄电池输出功率同时向EV充电的方式,可保持在普通商店利用的低压给电(20kW),设置50kW输出功率的快速充电器,可降低初期工程与运行的成本。上述Super RAPIDAS也可作为RAPIDAS使用。
2. 美国加州的圣地亚哥市和俄勒冈州的波特兰2地已设置RAPIDAS。由于美国对单月超出峰值用电量的充电需求收取额外费用,抑制此项费用便成为选择RAPIDAS的关键。
展出新型高性能电容器
明电舍/
住友电气工业
新型高性能
双电层电容器
 明电舍与住友电气工业的展板介绍了正在共同研发的新型高性能双电层电容器(EDLC)。集电器采用的铝多孔体“Aluminum Celmet(过去采用铝箔)、分极性电极材料采用奈米碳管(过去采用活性碳)、电解液采用不燃性离子溶液(过去采用有机电解液),研发出全新的电容层。
 目前已将体积能量密度(储存密度)从明电舍的现有产品的3.6Wh/L提高至3.4倍的12.4Wh/L。目表进一步提高至20Wh/L,继续共同开发(另一个指标输出功率密度(瞬间达到的电量)方面,双电层电容器的密度原本比锂离子电池等大)。
 以提高EV・HV搭载动力辅助、减速再生、怠速停止的车辆启动时较低的电压等为目标进一步研发,2013年度交付样品,2015年度实现产品化。

 

 



展出EV/HV动力总成的相关技术

 爱信精机展出日野Dutro HV北美车型搭载的HV变速器; NSK展出环面型CVT组配电机的混合动力环面型CVT。


アイシン精機が出展した、日野デュトロHV用ATトランスミッション
爱信精机展出搭载于日野Dutro HV的AT变速器


NSKが出展したハイブリッド・トロイダルCVT
NSK展出的混合动力环面型CVT

HV变速器

爱信精机 HV用
自动变速器
 日野汽车供应2011年7月在日本国内上市的新型Dutro HV的北美车型的HV6速AT变速器。新车型内置发动机与电机/发电机之间的发动机脱离离合器,提高了减速再生效率。
 新型Dutro HV的日本车型搭载专用的5速AMT,但在北美,HV中搭载带变矩器的AT较受欢迎。
NSK 混合动力
环面型CVT
  推出环面型CVT组配混合动力车电机的HV变速器。可同时实现大幅提高燃效、降低系统成本。可应对3.5升或以下发动机。此外,C级车(搭载1.8升发动机,整车整备质量1,400kg),模拟器在10・15模式下燃效为39.3km/L。

 

电装发布2项新技术

 电装展出EV/HV动力总成相关的2项新技术、SiC(碳化硅)逆变器、以及采用新的卷线结构、成功实现小型化的电机定子。


デンソーが出展した、SiC小型インバータ
电装展出SiC小型逆变器(从SIC基板到产品图片)


デンソーが出展した、トヨタ・アクア用モータのステータ
电装展出丰田Aqua电机的定子
(采用新的卷线制法、线圈结构实现小型化)

 

电装发布2项新技术
电装 SiC
小型逆变器
(开发中)
 电装展出正在研发的SiC(碳化硅)材料动力元件、HV等电动车电机专用的逆变器。单位体积的输出功率密度为60kW/L,达到全球最高水准(电装调查),发热量与现有Si(硅)产品相比可降低68%,控制能源损失。可同时实现逆变器的小型化及高性能化。预计将在2015年以后量产。(与丰田汽车、丰田中央研究所共同开发)
小型HV
电机定子
 电机定子(固定子,缠绕线圈,接通电流,产生磁力,从而旋转转子的部分)采用自主卷线技术(断面采用四角形的平角线)等,定子的大小与现有产品相比,宽度减少10%,高度减少15%,实现了小型化。用于丰田Aqua的电机定子。

 

展出轮内电机

 舍弗勒、NSK与Dynax推出了轮内电机系统的方案。

 Exedy的子公司Dynax展出与北海道大学正在共同研发的搭载无稀土轮内电机的小型EV概念车。


"eWheel Drive"
" Schaeffler Hybrid"的核心轮内电机 "eWheel Drive"


ホイールハブモーター(NSKの出展)
轮毂电机(NSK展出)


レアアースレスインホイールモータを搭載する小型EVコンセプトカー
搭载无稀土轮内电机的小型EV概念车
(Exedy的子公司Dynax与北海道大学共同研发)

 

展出轮内电机
Schaeffler Schaeffler Hybrid
与 eWheel Drive
(轮内电机)
 Schaeffler利用公司的轴承、启动系统的生产技术,开发出"Schaeffler Hybrid"。由安装于内燃发动机、AMT的前轮驱动电机、后轮轮内电机(eWheel Drive、最大输出功率70kW、最大扭矩700Nm)、容量16kWh的锂离子电池构成。
 "Schaeffler Hybrid"具备依靠内燃发动机行驶、并联式HV、系列式HV(发动机发电,仅靠电机行驶)等各种行驶模式。"Schaeffler Hybrid"并不直接量产,而是将此作为一种初始方案,根据不同的需求提供各种解决方案。
NSK 轮毂电机  与轮内电机同义。推出在各车轮内组合2座电机、2组行星齿轮以及减速器的系统。
DYNAX/
北海道大学
无稀土轮内电机  Exedy的子公司Dynax展出与北海道大学正在共同研发的搭载无稀土轮内电机的小型EV概念车。基于戴姆勒的斯玛特,由2个后轮的轮内电机进行驱动。搭载容量14.5kWh的锂离子聚合物电池,续航里程为200km。
 正在研发不采用稀土元素,而采用更容易获得的铁氧体磁铁制造电机。性能与稀土类磁铁相同(NEDO的稀土金属替代、削减技术实用化开发促进业务)。
 现阶段电机的输出功率为5kW,计划在1年后通过扩大转子的直径等,研发出输出功率达到20kW左右的电机。

 

各公司展出EV/HV动力总成单元

 东芝、明电舍、NSK、丰田自动织机展出电机、逆变器等EV/HV的动力总成单元。


東芝が日野デュトロHVに供給するモータ
东芝向日野Dutro HV供应电机


明電舎が出展した、EV用インバータ次期モデル
明电舍展出EV逆变器下一代机型
(开发的系列产品中小型车级别逆变器,体积4.6L)


EVドライブシステムの提案(NSKの出展)
EV传动系统的方案(NSK展出)

 

各公司提出EV/HV动力总成单元方案
东芝 EV/HV
电机
(试制品)
 东芝自主研发的永磁磁阻电机(Permanent magnet Reluctance Motor: PRM),已向市场投放20万组(40万台)以上,保持着无不良反应的记录。PRM结合了不使用永磁的磁阻电机与永磁电机的优点,实现了从低速到高速更广泛的变化范围。
 东芝展出单电机系统以及双电机(驱动电机与发电机)系统专用电机的全新试制品。可提供符合乘用车到商用车的最优化性能电机。
轻卡电机  搭载于日野Dutro HV的电机。
明电舍 EV/HV/PHV
电机、逆变器
系列
 正研发EV/HV/PHV电机、逆变器的系列产品。电机逆变器的整体尺寸小型化至原本的2/3左右,单逆变器则缩小一半左右。
・轻型汽车级别(电机输出功率30~40kW、逆变器体积为3.5L)、
・小型车级别(电机输出功率50~60kW、逆变器体积为4.6L)、
・中型车级别(电池输出功率80~90kW、逆变器体积为i6.5L)。
EV传动单元
(研发中)
 以轻型汽车~1L车为对象进行研发。电机与齿轮箱一体式构造,分体构造时,则轴长从520mm缩短至350mm。齿轮箱的润滑油可直接对电机进行冷却等,从而实现小型化及高效化。
 明电舍向三菱i-MiEV供应电机与逆变器,但该单元将针对i-MiEV以外车型开发。
NSK EV传动系统  搭载高效超高速电机(最大40,000 rpm)与离合器减速器(减速比 4.0)。将2座变速器进行组合,从而充分利用电机高效率的驾驶范围。
丰田自动织机 EV动力总成单元
(参考出品)
 行驶逆变器与行驶电机采用一体化设计,以期达到最优化设计,为实现了小型轻量化的行驶单元。展出电机连续输出功率为26kW(最大47kW)、最大扭矩125Nm。
 该单元可应对从轻型汽车到普通汽车各种尺寸的EV。

 

 



展出其他EV/HV的相关技术

 其他EV/HV相关零部件方面,丰田自动织机展出搭载于Aqua的DC-DC转化器,以及针对EV/HV的空调电动压缩机。


豊田自動織機が出展した、トヨタ・アクア用DC-DCコンバータ
丰田自动织机展出的丰田Aqua DC-DC转化器


豊田自動織機が出展した、HVカーエアコン用電動コンプレッサ
丰田自动织机展出的HV车载空调电动压缩机
(图片左侧的ES27是应用于普锐斯α、雷诺Kangoo Z.E.等车型的产品,右侧的ES34是应用于雷克萨斯LS600h的产品)

展出DC-DC转化器与电动转化器

丰田自动织机 Aqua HV
DC-DC
转化器
 DC-DC转化器对混合动力车电池的高电压进行降压,向车灯、雨刮器等车载设备供应电源。展出供应丰田Aqua的DC-DC转化器。比供应普锐斯的产品略小,输出功率为1,120W(用于普锐斯的产品为1,680W)、重量为700g(用于普锐斯的产品为1,000g)。
应用于EV/HV的
车载空调
电动压缩机
 HV/PHV在发动机停止时,用于启动空调的电动压缩机。丰田自动织机供应三款不同尺寸的电动压缩机。
・ES34:释放容量(压缩机每次旋转时释放的制冷剂量)34cc、供应雷克萨斯 LS600h、
・ES27:释放容量27cc、供应丰田普锐斯α、普锐斯PHV、雷诺Kangoo Z.E.等、
・ES14:释放容量14cc、供应普锐斯、Aqua。

 

针对EV/HV的制动系统与相关技术

 日发展出制动助力器的构成零部件蓄能器,爱德克斯展出再生协调制动器。

ニッパツが出展した、ブレーキ用アキュムレータ
日发展出的制动用蓄能器
(图片右侧为向丰田Aqua供应的新产品,左侧为正在研发的新产品)

 

EV/HV用制动系统与相关技术
日发 制动用
蓄能器
 制动用液压蓄能器过去作为液压升压器的构成零部件,搭载于内燃发动机车型。日发制造的蓄能器搭载于丰田陆地巡洋舰、FJ酷路泽等车型。
 使用蓄能器后,可降低泵/电机的使用频率,延长其使用寿命,且使用蓄积的制动液,反应性能良好。
 HV/PHV的制动助力器也开始使用。日发制造的蓄能器搭载于丰田Aqua、雪佛兰沃蓝达。
爱德克斯 再生协调制动器  针对EV/HV的制动系统。与EV/HV系统进行协调控制,根据再生制动力的变化控制液压,一面最大限度再生减速能量,一面提供必要的制动力。

 

利用排气热能,提高燃效的系统

 T.RAD与三五展出一款集热器,发动机启动后通过排气的热量加热发动机冷却水,改善燃效,提前发挥暖气的作用。康奈可也展出了基于相同理念,尚处研发阶段的排热回收器。


(株)三五の排熱回収システム「ヒートコレクタ」
(株)三五的排热回收系统“Heat Collector”(搭载T.RAD制造的热交换器)


カルソニックカンセイが出展した「排熱回収器(開発中)」
康奈可展出的“排热回收器(研发中)”

 

利用排气热能,提高燃效的系统
T.RAD/三五 集热器  发动机启动后,通过排气的热量加热发动机冷却水(LLC、Long life coolant)、及自动变速器润滑油(ATF),改善燃效,并提前发挥暖气的作用。展出的产品使用T.RAD制造的热交换器,由三五生产。
 对汽油车型、柴油车型同样有效,启动时仅靠电机行驶,怠速停止等发动机暖机较费时的HV中效果尤其明显。据悉,展品供应丰田Aqua。
康奈可 排热回收器  与T.RAD/三五展出的集热器目的相同,研发中。结合了康奈可的基本技术热交换器技术以及吸排气技术。

 



展出怠速停止系统的相关技术

 电装展出发动机即使在惰转时间也能再次启动的串联式启动器。丰田自动织机展出怠速停止DC-DC转化器、爱德克斯展出怠速停止协调制动器。


豊田自動織機が出展した、アイドルストップ用DC-DCコンバータ
丰田自动织机展出的怠速停止DC-DC转化器(参考出品)

展出怠速停止相关技术

电装 串联式启动器
(TS启动器)
 新开发的怠速停止系统启动装置。过去,由启动器同时启动小齿轮的推出与电机旋转的开始、发动机不完全停止的话,就不能与齿圈啮合,而无法再次启动。
 TS启动器控制着小齿轮的推出与电机的独立启动。先配合齿圈的旋转,旋转小齿轮,再推出小齿轮。由此,齿圈即使在惰转时间,也能与齿圈啮合,并再次启动,发动机再次启动所需的时间将比原有产品最大缩短80%。

(注)电装作为缩短怠速停止再次启动时间的系统,还研发“永久啮合式启动器”,供应丰田的欧洲车型。在这种方式中,发动机旋转时齿圈会与发动机本身断开,因此有必要改变发动机本身的设计(或设计为原本就安装了该系统的发动机)。据悉,采用并联式双螺线管的话,现有车型中的启动器可直接进行置换。

丰田自动织机 怠速停止
DC-DC
转化器
 怠速停止车型,防止发动机再次启动时辅助电池的电压下降,向音响、导航仪、仪表等连接车载设备提供稳定电压,防止设备暂时性停止。(参考出品)
爱德克斯 怠速停止
协调制动器
 与怠速停止系统相协调,在发动机停止时保持制动力,防止爬坡时在发动机停止的同时发生滑落,还能在发动机启动时防止车辆突然驶出等,实现顺畅的车辆控制。基于ESC系统,研发了新的软件。
 搭载于2011年9月大发发售的Mira e: S。可广泛采用于怠速停止车型中。

<全球汽车产业平台 MarkLines>