2013年人与汽车技术展:零部件供应商的展出(1)

EV/HV及怠速停止相关技术的展出

2013/06/14

概 要

 关于2013年5月22~24日在太平洋横滨会展中心举行的“2013年人与汽车技术展”,将分2次对零部件供应商的展出情况进行报告。

 本报告“零部件供应商的展出(1)”将介绍EV(Electric vehicle)、HV(Hybrid vehicle)、PHV(Plug-in hybrid vehicle)的系统・相关技术以及怠速停止相关技术的展出情况。

 EV/HV方面,展出多款电机、逆变器、以及将电机和变速器结合的EV/HV系统。并介绍了锂离子电池组的水冷系统及将EV(日产Leaf/三菱i-MiEV)、HV(丰田的HV车)驱动电池的电力用于外出地及家庭用途的系统。

 怠速停止方面,除一般的怠速停止外,还开始采用车辆停止前关闭发动机的系统、以及可更多回收再生能源的系统,并展出构成这些系统的系统・零部件。

 另,“零部件供应商的展出采访(2)”将主要介绍轻量化、内燃发动机车的燃效提高、照明设备等。


 ※照片可点击放大。



EV试制车・概念车

 

試験走行中のEVバス
试验行驶中的EV客车(东芝展出)
EV試作車
搭载四轮轮内电机及线控转向
操控系统的EV试制车
(NTN与神奈川工科大学共同开发)

 

EV试制车・概念车

东芝 EV客车  日野汽车的小型公共汽车Poncho(长6,990mm×宽2,080mm×高3,100mm)的改良EV客车。搭载东芝产39.7kWh的SCiB锂离子电池。1次充电的行驶里程约为40km。最高时速为70km/h(平地行驶)。可进行快速充电(最大充电电流125A)、超快速充电(400A)。
三菱化学
控股集团
EV
概念车
 都市通勤车(EV)的概念车。长3,600mm、宽1,550mm、高1,325mm,乘坐定员2名、车身重量490kg。
 搭载碳纤维复合材料底盘、有机薄膜太阳电池(设置于车顶)、PC制树脂车窗(代替玻璃)、低线膨胀树脂车身、GMT(Glass Mat reinforced Thermoplastics)车底屏蔽、有机EL照明、植物树脂内饰材料等多种三菱化学控股集团的先进技术。
NTN EV试制车  NTN与神奈川工科大学共同开发的搭载四轮轮内电机及前后轮线控转向操控系统的EV试制车。控制四轮的驱动力和舵角,使轮胎滑行造成的能量消耗控制到最少。

 

 



EV/HV系统的展出

 加特可NSKNTN、明电舍、Univance舍弗勒展出将电机和EV/HV变速器结合的EV/HV系统。

 

Jatco「CVT8 HYBRID」
加特可“CVT8 HYBRID”
NSKが出展した「ハイブリッドトロイダルIVT」
NSK展出的“混合动力环形IVT”
NSKが出展したホイールハブモータ
NSK展出的轮毂电机
インホイールモータ
设想搭载于小型电动通勤车的
轮内电机(NTN展出)
EV試作車
搭载双电机左右轮分别驱动型驱动系统的
EV试制车(Univance展出)
eDifferential
舍弗勒开发的eDifferential
(照片左侧的电机驱动车辆,
右侧的小型电机控制左右轮的扭矩)

 

EV/HV系统的展出

加特可 CVT8
HYBRID
 中・大型FF车用CVT8中组配15kW电机的FF车用HV系统,首搭于2013年夏在美国发售的日产Pathfinder HV。组配搭载超级涡轮增压的新型2500cc发动机。与搭载V6 3500cc的Pathfinder性能相同,燃耗提高24%,价格预计高出3,000美元左右。
 采用与首搭于日产FUGA HV的FR用HV系统相同构想的“单电机双离合器”系统。通过利用离合器完全分离发动机,提高电机行驶及减速时能量的回收效率。
NSK EV驱动系统  通过40,000rpm超高速电机、运用半环形CVT原理的变速器减速机(减速比 4.0)、2级变速器的构造和原理,实现系统的小型轻量化,延长续航里程。
混合动力
环形IVT
 组配FF车用环形变速器(环形CVT的变速设备)和20kW电机的混合动力概念车。计划搭载V6-3.5L的发动机。IVT为Infinitely Variable Transmission。通过利用该变速设备所拥有的大扭矩增幅比、超宽范围等特征,可利用小型电机进行EV行驶,实现电机/电气系统的小型化和低成本。
轮毂电机  通过使用2个小型电机和2级变速设备,利用电机效率较高的驾驶领域,同时兼顾低速时的大驱动力和足够的最高时速。另外,将行星齿轮式最终减速器和轮毂轴承一体化。
NTN 轮内电机  将电机、减速器、轮毂轴承一体化,可收纳在轮毂内的小型化轮内电机。车辆的设计自由度大幅提高。设想搭载于小型电动通勤车。
明电舍 EV用驱动单元  展出与Unvance共同开发中的电机和变速箱(减速器)一体构造型EV用驱动单元试制机。试制机较分体构造相比,轴长缩短35%,通过利用变速箱的润滑油对电机进行冷却,实现了电机的小型化、高效化。电机输出功率最大为50kW,设想搭载于丰田Vitz级别。由明电舍担任电机核心的开发、由Univance担任变速箱的开发。
Univance 各种EV/HV用
变速箱
 Univance展出后轮靠电机驱动的EV试制车(若组配前轮驱动的内燃发动机车,也可成为四轮驱动的HV)。另外,利用展板展出4款电机和变速箱的组合。4款为:
・双电机左右轮分别驱动型:搭载于EV试制车实物中。
・双电机差速器内置型:差速器位于两个电机之间。两个电机设想为,例如主驱动电机和
  小型扭矩辅助(还包含旋转辅助)等。
・单电机差速器内置型:设置一个电机和差速器。
・轮内电机型
行星减速器  轮内电机用行星齿轮的减速器。行星齿轮的方式较组合通常齿轮的减速器可更加小型化。
舍弗勒 eDifferential  组配2个电机、变速器和差速齿轮。左右有两个电机,用最大105kW的大电机(照片左侧)驱动车辆,5kW的小型电机(右侧)调整左右轮的扭矩,承担扭矩矢量控制的功能。
 可作为纯EV开发,或配置于前轮驱动车的后轮,使之成为四轮驱动的混合动力车。

 

 



EV/HV用电机・逆变器

 

安川電機が出展したQMET-Ⅱ 80kWモータ
安川电机展出的QMET-Ⅱ 80kW电机
東芝がFordに供給する2モータ・インバータ
东芝为福特配套的双电机・逆变器
エイム(株)が出展した高性能モータ「APM120」
AIM展出的高性能电机“APM120”
(变速箱・逆变器一体型)

 

电机・逆变器

明电舍 EV/HV用电机・
逆变器系列
 通过展板介绍了系列开发中的(1)微型级别车用产品质量为25kg(30kW)的电机和体积为3.5L的逆变器、(2)小型级别车用产品质量为35kg(60kW)的电机和体积为4.6L的逆变器、(3)中型级别车用产品质量为40kg(100kW)的电机和体积为7.2L的逆变器3种组合。

(注)明电舍为三菱Outlander PHV配套电机、发电机、逆变器。

安川电机 电子式线圈
切换电机
 与马自达共同开发,搭载于DEMIO EV的电机。EV用电机需要同时具备低速行驶时的大扭矩和高速行驶时的高速运转。但高扭矩与高运转这2项要素性质相反,需要为不同构造。
 采用低速运转和高速运转两个不同线圈可切换的系统(QMET-Ⅱ)。低速时使用全部线圈,高速时使用线圈的一部分,从而通过1台电机根据行驶状况不同,分别满足两个必要的特性,提供效率。
东芝 电机  展出为Ford Fusion Energi PHV配套的驱动及发电用电机。
逆变器  为上述车型配套的逆变器,控制2台电机。
AIM株式会社 APM120电机  AIM株式会社自1998年开始提供汽车技术相关的工程服务。2007年开发出耐力赛用V10 5500cc发动机(该发动机也被展出)。
 考虑到耐力赛今后的HV・EV化趋势,以英国为基地,于2013年春天完成轻量・紧凑型超高性能电机“APM120”的开发。单台电机质量为12kg(与变速箱・逆变器一体化后为20kg)、最大输出功率为120kW (160PS)、最大扭矩为150Nm、最高转数为12,000rpm。
 用于今后勒芒24小时耐力赛等赛事中,并基于其成果,进一步应用于HV跑车及EV跑车等领域。

 

 



电动压缩机等EV/HV用零部件

 

カーエアコン用電動コンプレッサと電気温水ヒータ
三菱重工展出的车载空调用
电动压缩机及电热水器
EV/PHV向け温水ヒータ
康奈可开发中的EV/PHV用热水器

 

电动压缩机等EV/HV用零部件

三菱重工 空调用
电动压缩机
 配套给三菱i-MiEV、Outlander PHV、Chevrolet Volt PHV等。替代利用传统的发动机驱动力的压缩机。
空调用
电热水器
 使用PTC元件的加热器。还配套给三菱i-MiEV。
 三菱Outlander PHV设定为厂家选配。安装车辆可在使用暖气时进行EV行驶,但若没有安装电气热水器,使用暖气时需要利用发动机行驶。
康奈可 高压热水器  面向EV/PHV开发不使用PTC元件,而是使用镍铬合金线,以降低成本的空调用高压热水器(目前日产Leaf和三菱i-MiEV搭载使用PTC元件的加热器)。比使用PTC元件的类型体积更小、重量更轻。
东芝 SIN放热板  SIN(氮化硅基板)为具有良好绝缘性、放热性、耐重性的精细陶瓷,广泛用于控制加热器的PCU的放热板(2007年开始用于车载用途)。最近还用于部分电动助力转向用PCU。

 

利用EV/HV电力的V2H系统

 尼吉康和丰田自动织机展出将EV/PHV的电力用于外出地及家庭等用途的系统。

 “Leaf to Home”具有V2H(Vehicle to home)和H2V的双向功能,家庭等供给电力高达6kW。“MiEV power Box”为可将车载电池的电力作为外出地及家庭用途电源使用的系统(最大1500W)。丰田自动织机展出可将丰田HV(包含Prius PHV)的电池电力转换至1500W,以用于车内的AC转化器。

 

EVパワーステーション「LEAF to Home」
设置于日产Leaf的EV发电机“LEAF to Home”(尼吉康展出)

 

利用EV/HV电力的V2H系统

尼吉康 LEAF to Home  V2H/H2V双向工作。为LEAF充电时,充满电最短需4小时,较200V普通充电快最多2倍。
 V2H输出AC100V(60A以下)、最高功率6kW的电力,可为各种家电产品提供电力。利用其24kWh的容量,也可用于备用电源。还可在深夜使用以节省电费。
MiEV power Box  三菱汽车于2012年3月设定用于i-MiEV的经销商选配。连接于i-MiEV的快速充电连接器,从驱动电池中取出AC 100V、最大1500W的输出。在非常时期可为家庭内的电气产品提供电力。
 驱动电池16kWh规格车在充满电的状态下,1500W连续使用可持续约5~6小时(相当于一般家庭约1天的电量消耗)。
1500W AC逆变器
丰田自动织机 AC逆变器  将HV/PHV驱动用电池的直流电压转变为家庭用交流电压,利用设置于车内的插座,可用于到100V、1500W的家庭电气产品。可用于微波炉等功率较大的家电产品,可作为灾害时的非常电源使用。
 为丰田 Prius、Estima、Alphard、Vellfire、Lexus CT200h的各款HV、Prius PHV配套。

(注)丰田自动织机的AC逆变器具有100W~1500W的广泛产品阵容,除上述车型外,还搭载于全球各地的其他车辆中。

 

 



怠速停止系统及相关零部件

 怠速停止方面,正在推进车辆停止前使发动机停止,更加有效地回收制动能量,提高燃效的系统的采用。东芝、电装等公司展出了相关的系统・零部件。

 

Valeoが出展したBelt Starter Generator
法雷奥展出的Belt Starter Generator
スズキの「エネチャージ」用バッテリーパック
铃木的“充电”用电池组
(东芝展出、电池组化由电装负责)
アイドリングストップ対応ベアリング
大丰工业展出用于怠速停止的轴承

 

怠速停止及相关技术

法雷奥 Belt Starter
Generator
 法雷奥叫做"i-StARS (Starter Alternator Reversible System)"。Starter/generator的旋转与曲轴的旋转通过带连结。
 起初为"Micro-hybrid (Start/Stop系统)"的装置,后阶段性增加制动能源回收、扭矩辅助功能。在日本搭载于2012年8月发售的日产Serena“智能单混”中。预计新型规格搭载车将于2014年第1季度在日本发售。
电装 铃木车
搭载的
怠速停止
 <蓄冷蒸发器> 铃木的商品名为“Ecocool”。在蒸发器的热交换部门添加蓄冷材料,以在空调运行时蓄冷,怠速时放热。通过将舒适性保持时间延长约2倍,延长发动机的停止时间,提高燃效2~3%。
 <锂离子电池组> 搭载铃木的“充电”。为了有效回收能源,开发出与传统的铅蓄电池组合使用的锂离子电池组(电池单元为东芝产SCiB电池)。通过提高减速时再生电力的受入性,进一步提高燃效3%。
东芝 充电用
电池组
 为搭载于铃木旅行车R的“充电”系统配套的SCiB电池组。由5个3Ah电池单元构成。电装担任电池组化。顺利将高输出功率交流发电机产生的电力储存。
丰田自动织机 DC/DC转化器
(参考出品)
 发动机再启动时,有时会发生12V辅助电池电压下降的情况。通过DC/DC转化器防止电压下降,为车载电气产品提供稳定的电压,防止瞬间停止。出展方也叫做Voltage Stabilizer。
JTEKT 怠速停止用
电动油泵
 提供从怠速停止状态平稳启动所必要的变速器用待机液压。输出功率与传统产品相同,但实现了40%以上的小型化。为铃木旅行车R、日产车等配套。
大丰工业 用于怠速
停止的轴承
 应对怠速停止的带RA涂层(具有良好润滑性能的二硫化钼配合树脂涂层)的发动机轴承。尽管发动机停止时,发动机运转时产生的发动机油膜剥离,再启动时的摩擦增加,但由于怠速停止车其频率较高,因此RA涂层可发挥效果。
 被Lexus LS600h/450h、丰田Crown HV、Camry HV等HV、多款怠速停止搭载车的连杆轴承采用。


 Hella将怠速停止及其发展分为3个阶段(①通常的怠速停止、②车辆停止前发动机停止型、③真正回收减速能源的系统),并分别根据各个阶段提供相应的DC/DC转化器,同时协助进行系统设计。

 

Hellaが出展したDual Voltage (48/12V)DC/DCコンバータ
Hella展出的Dual Voltage (48/12V)DC/DC转化器

 

Hella指出的怠速停止及其发展的3个阶段

必要的电源等
通常的怠速停止  发动机再启动时,大电流流过,电压下降,有时会对车载电气产品产生影响。Hella为了防止这种情况的发生,生产・供应"Voltage Stabilizer"(DC/DC转化器)。 12V电源、DC/DC转化器
车辆停止前
发动机停止型
 铅蓄电池由于电气受入性较差,发动机停止时间变长,仅靠传统的12V电源恐怕会造成该系统电力不足,因此需要辅助电源及其DC/DC转化器。 12V电源、辅助电源、DC/DC转化器
真正回收减速能源  减速能量没有充分回收时,建议使用高性能交流发电机、可尽快回收能量的48V电源和12V电源2个电源系统。需要用于连接2个电源的DC/DC转化器。 48V电源、12V电源、DC/DC转化器
(注) Hella为DC/DC转化器的全球市场领导者,每年生产DC/DC转化器150万台。

 

铅蓄电池和电容器

 

TPRが開発した電気二重層キャパシタ
TPR开发的双电层电容器

 

铅蓄电池和电容器

古河电池 HV用铅蓄电池
(ECHNO HV)
 HV用铅电池(商品名为ECHNO HV)。HV车由于发动机舱内设备种类繁多,没有放置铅电池的空间,因此置于后排座椅下方等位置。所以需要满足不会向车内渗水、无需补充水分等特性要求。
 ECHNO HV具备利用负极反应吸收充电过程中产生的氧气的功能(还准备了将气体排出车外的专用排气构造)。另外由于使用中电解液很少减少,所以无需进行液量点检及补水。通过正极活性物质量及液量的优化,提高容量。
怠速停止车用
铅蓄电池
UltraBattery
 古河电池开发出怠速停止车用铅电池“UltraBattery”(商品名为"ECHNO IS")。怠速停止车的铅电池经常处于叫做PSOC(Partial state of charge)的充电不足的状态,且进行大电流的快速放电等,因此需要满足前所未有的严苛使用条件。
 铅电池正极为二氧化铅、负极为海绵状铅,而UltraBattery正极为二氧化铅、将铅负极和电容负极(多孔碳)并列连接作为负极。
 由此,提高充电受入性,延长PSOC条件下的寿命,确保铅电池原本就具有的安全性。
TPR 双电层电容
(EDLC)
 TPR在进行EV相关领域的研究中,与冈谷电机产业共同开发出层压单元型双电层电容器(EDLC)。特征为单位体积的容量为其他公司产品的2倍。并且拥有接近无限的寿命。
 用于建筑机械、农机、以及自然能源的电力转移。汽车领域方面,计划拓展EV/HV驱动用电池辅助、非常电源等用途。

 

车载电池冷却系统

 展出利用水冷方式对车载电池进行冷却的系统。法雷奥将冷却制冷剂(LLC、Long life coolant)的冷却装置(Chiller)成套展出。应对EV/PHV的快速充电。

 T.RAD康奈可展出进一步与电动水泵3件组合的成套装置。

 

バッテリー冷却システム
电池冷却系统(康奈可开发中)

 

车载电池冷却系统

T.RAD 电池冷却系统  展出开发中的冷却锂离子电池组的水冷式散热器。与中间热交换器(LLC制冷装置)、电动水泵成套展出。
康奈可 蓄电池冷却器  展出开发中的Cooling Plate、Chiller、Water Pump。利用简易的构造冷却稠密的大型蓄电池,达到蓄电池的长寿命化、延长车辆的续航里程。
法雷奥 水冷
Cooling Plate
 利用水冷化造就的大冷却容量及高导热性,实现电池的恒温化(板表面温度保持在5℃以下)。特别对应EV/PHV的快速充电。为戴姆勒配套。
同上的冷却装置  对输送到Cooling Plate的制冷液进行冷却的装置。配套给戴姆勒、宝马、沃尔沃。
空冷蓄电池
冷却器
 通过优化电池温度,实现电池的高性能以及长寿命。为本田、福特、PSA配套。


资料:展会分发资料、展板展示、各公司公布信息

<全球汽车产业平台 MarkLines>