日产聆风拆解调研(2):主要分解零部件展示的采访报告

锂离子电池组、逆变器、DC-DC接线盒等

2012/09/18

概 要

 由财团法人埼玉县产业振兴公社-新一代汽车支援中心琦玉主办的日产聆风汽车拆解分析研究会于2011年12月实施,作为其结果2012年2月刊登以下报告。


上篇报告:日产聆风的拆解调研(2012年2月刊登)


 之后,上述财团法人的汽车产业部会会员企业举行“零部件拆解研讨会”,对主要单元及零部件进行了进一步分解。其结果于7月17日~8月24日在川口市的埼玉县产业技术综合中心公布。主要零部件中,驱动单元被拆解为电机的定子、转子、动力传导装置(减速器)。另外打开锂离子电池组、逆变器、DC-DC接线盒、车载充电器的盖罩,对内部构造进行了观察。

 本报告作为“日产聆风拆解报告(之2)”,将对公布的主要零部件的拆解结果、以及上篇报告中涉及未深的制动系统、高压零部件冷却・空调系统进行介绍。


※点击图片放大。



从电机、动力传导装置(减速器)到驱动轴的电动传动系

 

永磁电机(IPM电机) 定子
永久磁石モータ(IPMモータ) ステータ(固定子)
 

钕系永磁嵌入式3相同步交流电机“EM61型”。IPM为Interior permanent magnet的省略。驱动电压 345V、最大输出功率 80kW、最大驱动扭矩 280Nm、最高转数 10,390 rpm。质量58kg。

  图片从里向外,分别为前盖、定子、转子、后盖。日产横滨工厂内制。
 通过控制电流控制力度。卷线采用利于电磁回路的分布绕组。

 

定子外壳 转子
ステータ(固定子)ハウジング ロータ(回転子)
 外壳为用于冷却电机的水套为中心的铝铸造件。  右侧的轴穿过转子的中心。给定子芯的线圈通3相交流电,产生旋转磁场,该磁场对转子芯内的永久磁铁作用,产生旋转扭矩。旋转扭矩几乎与电流成比例。

 

电机的后盖 电机的前盖
モータのリヤカバー モータのフロントカバー
 中心看起来黑色的部分是角度传感器。为了使转子的旋转最合理,通过角度传感器及电流传感器的信号,控制转子在什么角度通多少电流。

 

动力传导装置(减速器) 电动驻车制动、执行器
動力伝達装置(減速機) 電動パーキングブレーキ・アクチュエータ
 图片右边的接合部与贯穿电机转子中心的轴连接。左侧的接合部与驱动轴连接。动力传导装置(减速器)(在内部,看不见)由输入齿轮轴、主齿轮轴(还可改变旋转方向)、末端传动齿轮构成。最终减速比为7.9377。输出轴-末端传动齿轮内部装有差速器。爱知机械工业产。  驻车锁止装置在减速器内部,通过安装于减速器上部的变速执行器运行(电装产)。另,该ECU安装在后部行李箱内(爱德克斯产)。

 

驱动轴(电机室内) 驱动轴放大图片
ドタイブシャフト(モータールーム内) ドライブシャフト拡大写真
 图片中央的“驱动轴”与减速器用于驱动的轴连接,驱动车辆。另,电机安装在驱动轴的前面。  左边为驱动轴的放大图片。再往里是电动动力转向,转向轴卸下。

 

 



逆变器与DC-DC接线盒

 逆变器将锂离子电池的直流电变为交流,通过与同步电机组配,可微调旋转数,是支持EV行驶的关键零部件。

 另外,内置DC-DC转换器的DC-DC接线盒设置于锂离子电池与逆变器之间,给需要高压电源的装置分配来自锂离子电池的电源。另外还可变压为12V,给12V蓄电池充电。

 

驱动用电机逆变器
駆動用モータインバーター
 逆变器基于分解器检出信号、电流传感器检出信号,使电机高效运行。DC电压(240~403V)、尺寸304×256.5×144.5mm (11.3L)、质量16.8kg。
  逆变器的底面为形成冷却水路的铝铸造件“水套”,其上为内置电机控制核心部分IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的电源模块(图片上看不到)。
 中央最上面的基板是电机控制基板。下面是平滑电容器,可以看到4个方形端子(实际有6个端子,共装有3组平滑电容器)。
  逆变器在日产的座间工厂及康奈可的儿玉工厂(埼玉县)生产。

 

DC-DC接线盒 DC-DC接线盒放大图片
DC-DCジャンクションボックス DC-DCジャンクションボックス拡大写真
 DC-DC接线盒安装在位于驾驶室地板下面的锂离子电池组和驱动用电机逆变器之间。上面图片为横向,但实际安装状态为左侧在上的纵向。功能有(1)从锂离子电池分配高压电源、(2)为12V电源系系统提供电源、(3)为12V蓄电池充电。
  左上方图片内左边的盒子为DC-DC转化器(电装产),右边为继电器类,可以看见"Panasonic"标识的盒子为Panasonic device 带广(株)产的通用EV继电器"AEV 14012 M03"。为12V系供应电源(该继电器接点容许的最大电流(Contact rating)为120A、线圈额定电压(Coil voltage)为12V DC)。
  另外,有普通充电继电器和快速充电继电器,可配合充电模式,切换充电回路。

 

装有驱动单元的车架
DC-DC取付けフレーム
 图片右侧为车辆前方。车架的左侧(驾驶室一方)装有DC-DC接线盒,中央上部装有电机逆变器,下部装有电机和减速器。由于这些零部件通有高压电流,考虑到碰撞时的安全性,使用坚固的车架来支载。

 

 



锂离子电池

 

锂离子电池组 蓄电池控制器
リチウムイオンバッテリーパック バッテリーコントローラ
 图片左侧为车辆前方。展示的为近半数电池模块被拆解的状态。左边靠里看上去黑色的零部件为电池接线盒,通常在图片左侧中间的位置。另外,后边靠外的位置安装的是“锂离子电池控制器”(图片为拆解状态)。
  聆风将4块层压板型元件集成为一个模块。前端模块栈横向搭载模块24个、后端模块纵向搭载24个,共搭载48个模块。AESC汽车能源供应公司产。
 电池控制的核心。检测电池的电压、电流、电池组内的温度、各电池单元电压,在把握SOC(充电状态)等状况的同时,计算并控制输入/输出的可能值、充电可能值、表盘显示值等。
  锂离子电池与镍氢电池等相比,特点是各单元之间的偏差不大,但长期使用后还是会出现偏差。蓄电池控制器检基于下面汇流条的信号,测出各单元电压,控制旁路开关ON,使容量高的元件放点。由此将偏差值控制在合适的范围,还可完全利用各单元的容量。康奈可产。

 

蓄电池接线盒 汇流条(连接耦合器)
バッテリージャンクションボックス バスバー(接続カプラー)
 内置以下零部件:(1)系统继电器(从电池供应直流电)、(2)预充电继电器(电源ON后,防止瞬间大电流对高压电路造成破坏)、(3)电流传感器(测量蓄电池电流)。系统发生异常时,VCM(Vehicle control module)下达指令,立刻OFF系统主继电器,阻断电源,以确保安全。  图片中央带状的金属(铜制)为48个电源模块串联在一起的连接耦合器,叫做汇流条(Bus bar)。汇流条的中央为监控各元件的传感器。
 
服务隔离开关(Service disconnect switch)
サービスプラグ
 位于电池组的中央部位,紧急关头可手动拔掉插头,切断电源。也可在驾驶室内操作。

 

 



充电连接器与车载充电器

 

普通充电用连接器和快速充电用连接器
普通充電用コネクタと急速充電用コネクタ
 使用普通充电用连接器(图片中央)的家用交流电通过车载充电器变为直流,进入DC-DC接线盒里的DC-DC转换器。快速充电用连接器(图片靠外)使用直流电充电,因此无需通过车载充电器,即可进入DC-DC转换器。矢崎总业产。

 

车载充电器 车载充电器放大图片
車載充電器 車載充電器拡大写真
 车载充电器将外部交流电源变为直流电源(260-410V),为锂离子电池充电。尼吉康产。
  搭载于车辆后部的行李箱内。
 图片靠外处可以看见尼吉康产的铝电解电容。

 

车载充电器罩
車載充電器のカバー
 贴有标有尼吉康制造的标签和注意事项。

 

 



电动型控制制动系统与电源后备单元

 

电动型控制制动单元 电动型控制制动单元的ECU放大图
電動型制御ブレーキユニット 電動型制御ブレーキユニットのECU拡大図
 该系统可在有效利用再生制动的同时,使之与摩擦制动配合,确保必要制动力。城市路面上80%以上的制动均可通过再生协调制动(不使用摩擦制动)确保。
  设置于电机室内驾驶座的前面,白色盒子为控制用ECU、下面圆形部分为电机、电机前面为主缸的机电一体型单元。内燃发动机车的负压助力器变为将电机旋转运动变为直线运动的设备。其余与汽油车制动没有太大差别,以确保其可信赖性。VDC(Vehicle dynamics control)也适用汽油车用单元。日立汽车系统产。

 

制动泵
ブレーキ圧ポンプ
 安装为发动机室的从车辆前方看靠右侧(副驾驶座的前面)的位置。与电动型控制制动单元连接。

 

制动电源后备单元 制动电源后备单元与
电动驻车制动控制模块
ブレーキ電源バックアップユニット ブレーキ電源バックアップユニットと電動パーキングブレーキコントロールモジュール
 12V电池电压降低时,作为电动制动的辅助电源提供电力。松下产,使用同公司产的电容器。图片左侧为单元盖,右侧位撤去盖子后的装置。搭载于车辆后部的行李箱内。  左边图片右侧部分的放大图。右上角的盖子为爱德克斯产的电动驻车制动控制单元,设置于后部行李箱内后备单元的旁边。

 

前轮毂与主制动 后轮毂与主制动
前輪ホイールと主ブレーキ 後輪ホイールと主ブレーキ
 制动为通风碟式,
 悬架为支柱式独立悬架
 制动为通风碟式,
 悬架为扭力梁式后悬架

 

电机室内部

主要零部件撤去后的电机室 主要零部件撤去后的电机室放大图片
主要部品撤去後のモータルーム 主要部品撤去後のモータルーム拡大写真
 分离、撤去电机、减速机、逆变器、DC-DC接线盒等零部件后的电机室。图片中央为电动动力转向(转向轴卸下),前面为驱动轴,左右上部可以看见制动系统。

 

 



高压零部件冷却系统与空调系统

 由于EV聆风使用高压电流,因此使用与空调(制冷及制热)不同系列的高压零部件冷却系统。

 

散热器(高压零部件冷却系统用)和
空调・冷凝器(制冷系统用)
冷却用电动水泵
ラジエータ(高電圧冷却システム用)とエアコンコンデンサ(冷房システム用) 冷却用電動ウォーターポンプ
 散热器与空调冷凝器并排设置(与通常的汽油车相同)。
 散热器与分列于驾驶席和副驾驶席的电动水泵一起,对高压零部件(驱动电机、电机逆变器、DC-DC接线盒、车载充电器)进行冷却。
 设置于高压系统中的2个水泵中的1个(驾驶席侧)。

 

电动压缩机(制冷系统) PTC元件加热器(制热系统)
電動コンプレッサ(冷房システム) PTC素子ヒータ(暖房システム)
 采用涡旋式的电动冷凝器。逆变器、压缩机、电机一体化构造,可通过任意转数使压缩机运行。松下产。  PTC元件拥有电流接通后发热的特性。聆风利用PTC元件加热器制热。使用类似于热水器的装置,用电给水加热用于制热。德国的Eberspaecher公司产。

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