第4届 EV・HEV 驱动系统技术展 采访报告

安川电机开发出脱稀土电机、麦格纳展出轻度混合动力系统

2013/02/07

概 要

 2013年1月16日-18日,第4届EV・HEV驱动系统技术展在东京国际展示场召开。本报告将对其展示概要进行介绍。

 安川电机除展出电机驱动系统QMET-II的产品阵容外,还展示出不使用高价钕磁铁的脱稀土电机的展示板,引来众多到场者的关注。电机相关方面,为三菱汽车的Outlander PHEV配套电机/逆变器的明电舍展出将电机和变速箱一体化的EV用驱动单元,为现代汽车/起亚汽车配套驱动电机的HYOSUNG也参加展出。

 麦格纳公布以轻度(低价格)混合动力系统等为主的EV/HEV用传动系统。日本贵弥功展出搭载于马自达Atenza的减速能源再生系统i-ELOOP的双电层电容器/模块。

 其他展会会场上,还展出三菱汽车Outlander PHEV、EV Venture SIM-Drive与PSA开发的改造EV Citroen DS3 Electrum等PHV/EV的实体车。



电机:安川电机开发出脱稀土电机

安川电机:开发出不使用钕磁铁的EV用电机

脱稀土电机  安川电机开发出可摆脱高价且不易采购的钕磁铁的EV驱动用电机。采用转子中使用廉价铁素磁铁的IPM(Interior Permanent Magnet)结构。铁素磁铁仅有钕磁铁1/10左右的磁性。通过优化磁铁及转子的形状及配置,提高扭矩特性,改善耐低温减磁特性。此外,定子的线圈卷线中使用平角线,占积率(线圈密度)较原先提高30%,改善线圈端部形状,达到紧凑化。如此一来,可在保持与公司原先产品同样大小的情况下实现同等性能。
 适用于采用公司卷线切换型电机的电机驱动系统QMET-II。预计2013年9月起出货。可通过将此次开发的使用平角线的定子和使用钕磁铁的转子组配,实现高性能且高附加值的电机。
最高旋转速度 12,000 min-1 脱レアースモーターの展示パネル
连续输出功率 45kW
最大输出功率 80kW
峰值扭矩 200N・m
质量 约60kg
外形尺寸 250W x 194H x 355L 安川电机开发的脱稀土电机的展示板(仅展示说明板)

 

安川电机的电机驱动系统产品阵容

特征 级别 适用车
QMET-II 通过在电机中导入卷线切换装置(电子式卷线切换技术),拥有低速和高速电机2种特性,可达到高扭矩和高旋转,效率范围更广。 120kW 2.0L级乘用车、卡车・客车
80kW 小型车(1.3~1.5L 级)
YMEV 小型轻量系统,可在低负荷领域实现高效率。使用不采用卷线切换式的电机。 50kW 小型车(1.0~1.3L 级)
30kW 微型车

 

产品规格 电机 逆变器
QMET-II 120kW
QMET-II 80kW
YMEV 35kW

 

DEMIO EV采用安川电机的电机驱动系统

马自达 DEMIO EV  马自达于2012年10月开始租赁销售的DEMIO EV中采用定制安川电机QMET-II系统的电机驱动系统。最大输出功率为75kW、最大扭矩为150N・m。

 

マツダ デミオEV 安川電機製モーター
马自达 DEMIO EV 驱动前轮的安川电机产电机。
安川電機製インバーター
置于发动机罩下的安川电机产逆变器

明电舍:展出开发中的EV用驱动单元

EV用驱动单元  明电舍正在开发将驱动电机与变速箱一体化的小型/轻量型EV用驱动单元。试作品的轴长较分开构造的产品缩短35%(包括电机/变速箱的轴长:520mm→350mm)。使用变速箱的润滑油直接冷却电机的卷线/铁芯,力图实现电机的小型化和高效化。
开发中的电机/ 逆变器  还展出开发中的EV/PHV/HV用电机/逆变器。中型车级别的电机与去年展出的产品相比,最高额定输出功率由80kW提高至100kW。公司目前正在为三菱汽车的Outlander PHEV和微型商用车EV MINICAB-MiEV配套电机和逆变器。

明電舎のEV用ドライブユニット 明电舍将电机及变速箱一体化的EV用驱动单元

 

开发中的电机/逆变器的各种参数(参考值)

电机 逆变器
质量 最高额定值 最大旋转数 体积
微型车级别(30-40kW) 25kg 30kW-75Nm-3,820rpm 12,000rpm 3.5L
小型车级别(50-60kW) 35kg 60kW-150Nm-3,820rpm 12,000rpm 4.6L
中型车级别(100kW) 40kg 100kW-230Nm-4,150rpm 12,000rpm 7.2L

 

明電舎が開発中の中型クラス向けモーター 明電舎が開発中の中型クラス向けインバーター
明电舍正在开发中的中型级别用电机 明电舍正在开发中的中型级别用逆变器

 

HYOSUNG Corporation(晓星):展出驱动用电机

 HYOSUNG Corporation(晓星)是韩国有名的生产汽车轮胎加固线的综合商社,还涉足工业用原动机业务。至今已为现代汽车的i10 BlueOn(最大输出功率61kW)和起亚汽车的Ray EV(同 50kW)配套过异步电动机。应整车厂的要求,将供应最大输出功率从30kW到150kW的异步电机和永磁同步电机等。

HYOSUNG的EV用电机产品阵容

电机类型 异步电机 永磁同步电机
嵌入式(IPM) Spoke-type IPM
特征 有为现代汽车/起亚汽车配套实绩的廉价的异步电机。 在全球使用的EV/HEV用永磁同步电机。 不使用稀土的新一代永磁同步电机。
最大输出功率 30kW - 150kW
输出密度
≥1.1kW/kg
≥1.5kW/kg
≥1.3kW/kg
效率性
≥94%
≥97%
≥96%
成本
噪音・振动

 

HYOSUNGは現代自/起亜自にモーターを供給 最高出力80kW/最大トルク280Nmの永久磁石同期モーター
HYOSUNG为现代汽车/起亚汽车配套电机 最大输出功率80kW/峰值扭矩280Nm的永磁同步电机。

 

ACR:展出PHV用小型清洁柴油发电系统

 ACR是神奈川县从事尾气净化装置等业务的企业。作为新的业务,公司正在开发利用清洁柴油发电机的PHV和EV元件。计划2013年9月发售EV元件,2014年9月发售HEV元件。
EV元件  自主开发微型车级别的电机和逆变器。EV用电机采用水冷方式,与其他公司产品相比,单位输出可实现约3分之2的体积小型化。
清洁柴油 发电系统  使用1缸330cc柴油发动机(额定输出10kW)和输出为8.5kW的发电机的发电系统。还搭载公司自主开发的超小型涡轮增压机。

 

ACR的EV用元件

EV用电机
输出功率 额定15kW(瞬时30kW)
最高旋转 7500rpm
驱动电压 600V(DC/DC)
电机构造 IPM电机
逆变器
输出功率 30kW(瞬时)、15kW(额定)
总线电压 DC420V
电源元件 IPM(600V/300A)
冷却方式 水冷
平滑电容器 薄膜电容器
控制方式 线圈控制/速度控制
保护功能 通过监视电压/电流/温度/转数 进行保护
通信方式 CAN通信(依据ISO11898) 照片里侧为新的开发品。产品化时将把尺寸缩小至3分之2左右进行销售。

 

 



EV・HEV相关系统:麦格纳展出轻度(低价格)混合动力系统

 

麦格纳的EV/HEV用动力总成系统

轻度(低价格)混合动力系统  麦格纳叫做Cost Efficient Hybrid的发动机横置的前轮驱动车用轻度混合动力系统。通过发动机和变速器之间利用电机运转的传送带,帮助驱动。还具备怠速停止功能。时速50km下可电动行驶。仅电动行驶时可行驶数百米(根据电池容量)。
 面向A、B、C级别车开发,预计还需数年才能发售。
轻型商用EV用 2速驱动系统  开发中的轻型商用电动车用前桥模块。最大输出功率为105kW、峰值扭矩为280Nm(@360V)。由于采用2速自动变速器,即使搭载扭矩有限的电机,仍可确保驱动所必要的扭矩,且可控制成本。对提高制动能源的再生效率也有帮助(根据麦格纳利用特定配送模式的模拟试验,可实现100%回收)。
EV用驱动系统  将驱动用电机和逆变器一体化的EV用驱动系统。为美国整车厂配套。可适用于EV、增程式EV、燃料电池车。电机的最大输出功率为105kW、峰值扭矩为282Nm、最高旋转为10,000rpm。逆变器的输入电压范围为250V-420V、峰值输出为120kW。
电动后桥驱动器  将电机、变速箱一体化的后轮电动驱动模块。设有将车轮轴与电机的驱动力分离的断开系统。2012年10月开始在澳大利亚工厂生产,被Volvo V60 Plug-in Hybrid采用。

 

麦格纳的展示品

マイクロハイブリッドシステム 小型商用車向け2スピード電動駆動システム
轻度混合动力系统 轻型商用EV用2速驱动系统
EV用駆動システム 電動リアアクスルドライブ
EV用驱动系统 电动后桥驱动器

 

日本贵弥功

车载用双电层电容器 DLCAP  展出为马自达的减速能源再生系统 i-ELOOP(注)配套的电容器DLCAP和模块。模块内分上下2段分别装有5个共计10个双电层电容器。与传统产品相比,可将内部电阻值降低至3分之1,提高蓄放电能力。另外,将耐热性由60度提高至70度,由此可置于发动机室内。
DXE 系列  公司面向马自达开发的上述电容器通用化,正作为第3代DXE系列产品销售,正在向整车厂进行推荐。
 此外,正在开发用于汽车的将耐热性提高至85度的电容器。
开发中的 新一代电容器 纳米混合动力 电容器  将nc-Li4Ti5O12/碳纳米纤维复合体用于负极的混合动力电容器。可实现传统活性炭电容器约3倍的能源密度(30WhL-1級)和同等的输出性能(6kWL-1级)。与东京农工大学、K&W共同研究。
碳纳米管 电容器  将单层碳纳米管用于正极・负极的双电层电容器。电极中不使用粘合剂・连接剂,为提高电容器的寿命做出贡献。实现了10kWL-1级超高输出性能。接受NEDO技术开发机构的委托研究。

 

電気二重層キャパシターモジュール DXE シリーズ
日本贵弥功为马自达配套的 双电层电容器模块 车载用双电层电容器DLCAP

 

 



展出的主要车辆

三菱汽车:Outlander PHEV

三菱汽车2013年1月发售的SUV Outlander的PHEV版。采用前/后轮分别装有电机的“双电机4WD”系统。发动机主要用于发电,在高速行驶时向车轮传送驱动力。
搭载容量为12kWh的锂离子电池(丰田 普锐斯PHV的锂离子电池为4.4kWh)。EV行驶时的续航里程为60.2km(JC08模式),复合燃耗为67.0km/L(JC08模式)

PSA/SIM- Drive:Citroen DS3 Electrum

 日本的EV Venture SIM-Drive基于PSA的Citroen DS3改造的EV。SIM-Drive的先行开发车在发动机罩内安装2个电机作为轮内电机使用,通过传动轴驱动左右前轮。确保搭载的电机、逆变器、锂离子电池(17.5kWh)等对车内空间/驾驶室空间没有影响。与基础车相比重量增加95kg。
续航里程为154km(JC08模式)、能源消耗率为113.6Wh/km。另,该车型进行CHAdeMO方式的快速充电,不搭载普通充电用的充电器。

马自达:DEMIO EV

 马自达于2012年10月开始向公共部门/企业租赁销售约100辆的DEMIO EV。搭载容量为20kWh的锂离子电池,续航里程为200km(JC08模式:马自达测定)。较基础车相比重量增加190kg。

ZMP/日本微软:RoboCar PHV

 ZMP/日本微软共同开发的实验用车辆。用于驾驶辅助技术、自动行驶技术的研发。可通过车载网络CAN取得各传感器的数据,利用PC等实时掌握驾驶信息。另外,可利用微软的云系统(Windows Azure)积累数据,以便于数据分析。
高端车型(PHV)可在车辆外面进行遥控。低端车型(PHV Primitive)可根据驾驶者的驾驶类型,获取公路行驶的数据。  另,基础车型为丰田普锐斯PHV,但其搭载的系统本身也可适用于其他车型。

MEGA:Multitruck AC Power

 法国MEGA公司产的轻型商用EV。可以选择铅电池的容量、电机类型(交流或直流)、架装方式(皮卡型、厢型车型等)。另外公司还销售叫做Mega City的乘用车型小型2人乘坐EV。

wheego IRIE

 美国wheego公司产的全长为3.01m的小型2人乘坐EV(本地名LiFE)。装有安全气囊及胎压监视系统等安全装备。

<全球汽车产业平台 MarkLines>