丰田 AQUA 拆解调研 (2)
燃效实现35.4km/L的混合动力系统
2012/11/30
概 要
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由财团法人埼玉县产业振兴公社 新一代汽车支援中心埼玉主办的丰田 Aqua车辆分解参观会如期举行。以下是关于主要零部件配套厂及电池相关零部件的报告。
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 “2011年东京电机展”上展示的驱动装置的切割模型。 *点击图片放大。 |
带升压转化器的电力控制装置 (PCU)
“2012年人与汽车技术展”中展示的
PCU的切割模型 (从车厢右侧拍摄的状态)
| 车载状态的PCU | 拆除PCU后的发动机室 |
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| 逆变器、DC-DC转化器以及升压转化器的一体化集成PCU，设计用于Aqua。橙色的高压电缆全部去除，电极部分被白色胶带缠绕。 红色箭头指向的电缆连接镍氢电池、蓝色箭头连接发电机、黄色箭头连接牵引电机、白色箭头连接电动压缩机。 | 位于中间的金属零部件是支撑PCU的固定支架。拆除该支架后，可见变速器一体式驱动桥。 红色箭头是与发电机连接的高压电缆。 白色箭头指向的电缆是为备用蓄电池充电的低压连接器。 PCU为水冷式，因此图片上方有冷却水流动的黑色软管。 |
| 拆除的PCU | |
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| 拆除后的PCU从前方拍摄的状态。 逆变器以及转化器的小型轻量化使其比现有普锐斯减轻1.1kg，体积减小12%。 | PCU从车辆后方拍摄的图片。 右侧的圆形开口部分连接镍氢电池、中央的横长开口部分连接发电机、左侧的开口部分连接牵引电机的高压电缆。 右下可见丰田自动织机的商标。只有DC-DC转化器为丰田自动织机制造，PCU集成为丰田内部制造。 |
| PCU的内部 | |
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| 左边的图片为PCU盖罩的内侧，黑色填充树脂的内部安装了升压转化器。 位于图片右上角的基板为MG(电机/发电机)控制基板，下方为栅极驱动基板 (前级驱动器)。 下方基板下配置DC-DC转化器，将镍氢电池的DC144V降至12V，向ECU以及照明等供应电源，并为备用蓄电池充电。 DC-DC转化器下方还配置了控制逆变器与转化器的IGBT (开关元件)，在图片中看不到。IGBT采用新开发的直接冷却结构。 | |
驱动单元
| 驱动装置的拆除 | 拆除驱动装置后的发动机室 |
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| 抬高车辆，将轮胎作为缓冲，拆除驱动装置。 | 拆除驱动装置后的发动机室从下方拍摄的图片。位于中央左侧的隔热板中收纳排气管。右侧的橙色电缆为连接镍氢电池与PCU的高压电缆。 |
| 驱动装置 | |
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| 拆除的驱动装置从车辆前方拍摄的图片。图片右侧为变速器一体式驱动桥，左侧为发动机。 位于图片左下方，通过高压电缆连接的零部件为HVAC用电动压缩机，可通过利用升压转化器升至DC202～288V的电流启动。 | 驱动装置从车厢方向拍摄的图片。 箭头指向的银色零部件为冷却式EGR (废气再循环)系统。中间的隔热板的内侧有催化一体型排气歧管。催化剂与排气歧管的一体化可使催化预热时间比现有普锐斯缩短67%。 |
| 发动机 | |
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| 分离驱动装置后的发动机图片。左侧的图片是从车辆斜右前方拍摄的图片。右侧的图片是从车辆左侧拍摄的图片。 发动机型号为与首代以及第2代普锐斯系统相同的1NZ-FXE。但发动机零部件仅沿用第2代普锐斯的3成左右，基本上均采用新设计或首次使用的零部件。 左侧的图片中央下方可见多个有突起的银色零部件，是现有普锐斯已采用的爱信精机制造的电动水泵。通过电动化，可在需要时输送所需量的冷却水，无需备用皮带，从而降低摩擦力，为提高燃效做出贡献。通过小型化，可安装在汽缸体的侧面，也为发动机的小型化做出贡献。 左侧的图片中箭头指向的黑色部分为进气歧管，通过EGR通道的一体化等，使其小型化。电动水泵的下方有电装制造的电动压缩机。 | |
| 过滤舱 | 排气管 |
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| 空气净化器壳的分解图片。图片右侧的壳体外侧印有丰田合成的字样，滤芯(滤清器)印有电装的字样。 图片左侧壳体右前方的黑色零部件为空气温度传感器(内置)的插电式空气流量计。 | 未搭载在图片中的硬管集成中，但可选择搭载三五制造的废热回收器。据丰田公告，搭载废热回收器后可缩短发动机的预热时间，提高严寒地带燃效9%。 |
变速器一体式驱动桥
变速器一体式驱动桥由电机、发电机、以及位于中间的齿轮列组成。首先拆除电机与发电机。
“2012年人与汽车技术展”中展出的
变速器一体式驱动桥的切割模型(从前方拍摄的状态)。
| 变速器一体式驱动桥 | |
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| 变速器一体式驱动桥从车辆左侧(电机一侧)拍摄的图片。 位于变速器一体式驱动桥上部的高压电缆连接发电机，同一右侧的高压电缆连接牵引电机。 图片中央的红色箭头指向的部分搭载油泵，白色箭头指向的部分内搭载电机分解器。 为Aqua设计的变速器一体式驱动桥通过减少零部件个数以及小型轻量化，与现有普锐斯相比，长度减少21mm，重量减少8kg。 | 取下左侧的图片外侧盖罩后，可见牵引电机。 电机的右斜上方偏白色的电缆为温度传感器。从盖罩的中央露出的浅红色电缆为电机分解器 (角度传感器)。 电机的线圈为古河电气工业与古河Magnet Wire共同开发的扁平线圈，由扁平导体、珐琅层、挤出成型树脂层构成。 通过采用扁平线圈，线圈阻力下降，使得线圈电流增加，电力加强。而且，可以呈规则螺旋状的线路使线圈部分的高度(线圈末端)与现有普锐斯相比降低15%。 |
| 拆除牵引电机的定子 | 拆除牵引电机的定子后 |
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| 由于永磁的磁力较强，一个人无法拆除牵引电机的定子，需使用刀头弯曲的一字螺丝刀，靠3名工作人员勉强拆除。 | 拆除牵引电机的定子后，还剩下转子。 图片右上方的箭头指向的部分为连接PCU与牵引电机的高压电缆。 |
| 牵引电机的转子 |
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| 拆除牵引电机的转子后，从旁边拍摄的图片。 |
| 变速器一体式驱动桥的发动机一侧 |
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| 原来发动机与变速器一体式驱动桥接触的部分。内侧有发电机。 图片中央突出的轴是功率分流耦合机构的一部分，传达发动机的驱动力。 |
| 变速器一体式驱动桥内的发电机 | 拆除发电机后 |
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| 拆除发动机一侧的外侧盖罩后可见发电机。 发电机的左斜上方偏白色的电缆为温度传感器。 拆除作业与牵引电机不同，一名工作人员就可简单取下。 | 图片上方可见的浅红色电缆为发电机分解器 (角度传感器)。 |
| 发电机 | |
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| 拆除下的发电机 (发动机一侧)的放大图片。 线圈的构造等与牵引电机相同，但定子的高度设计得较低。 使线圈的形状与外围保持平行且倾斜，可降低线圈部分(线圈末端)的高度。 | 发电机从反面(齿轮列一侧)拍摄的图片。 为防止剥离焊接部位 (图片中灰色的部分)的覆膜裸露出导体，使用树脂进行绝缘被膜处理，确保了绝缘性。 |
齿轮列的分解
“齿轮列”拥有动力传达、动力分割、电机减速、驻车这4个功能。
| 齿轮列的分割 | |
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| 拆除牵引电机与发电机后，齿轮列分割为2个部分。 图片右侧为电机一侧、左侧为发动机一侧。 | 齿轮列从左斜方拍摄的图片。 手拿的齿轮为计数器驱动齿轮。 |
| 齿轮列的内部 | |
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| 齿轮列内部的电机一侧。 图片中央的功率分流耦合机构的右下方为驻车制动器机构。 | 齿轮列内部的发动机一侧。 中央左侧的小齿轮(红色箭头)为计数器驱动齿轮。旁边的大齿轮(白色箭头)为最终驱动齿轮，与驱动轴相连，驱动前轮。还具备差速机构。 齿轮的齿面采用研磨加工和内齿修整加工，提高了低振动与静音性。 |
| 功率分流耦合机构 (兼电机减速机构) | |
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| 齿轮列的核心零部件—功率分流耦合机构 (兼电机减速机构)。 里面安装了与牵引电机连接的齿圈、通过轴与发动机连接的行星齿轮架、与发电机连接的太阳齿轮。该机构具备多种功能，还安装了电机减速齿轮。 | 左边功率分流耦合机构的分解图片。左侧为牵引电机一侧、右侧为发动机一侧。 左侧的齿轮降低电机转速，并向中央齿轮内侧的齿圈传达。右侧的齿轮为向发动机传达驱动力的行星齿轮架。连接发电机的太阳齿轮位于行星齿轮架的内侧、功率分流耦合机构的中央。 |
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