2016日本汽车工程学会:丰田、日产、本田参展

丰田展出新款普锐斯、本田展出Clarity FCV解剖车、日产展出60kWh电池

2016/06/17

概 要

为期3天的“2016汽车工程学会横滨”的会场盛况

为期3天的“2016汽车工程学会横滨”的会场盛况

 于2016年5月25~27日举行的“2016汽车工程学会 横滨”上,丰田、日产、本田参加了展出。本文旨在报告上述三家公司的参展情况。三家公司分别对他们的新能源车和其辅助技术进行了介绍。

 丰田展出了新款普锐斯的解剖车,其JC08标准的燃效已达到40.8km/L。普锐斯是采用TNGA平台的第一款车,丰田对融合了普锐斯DNA与TNGA平台所诞生的低油耗动力总成和低重心整车布局等特点进行了介绍。

 日产展出了EV聆风的动力总成和2015年12月投入使用的30kWh容量锂离子电池。仍在开发阶段的60kWh锂离子电池的试制品也参加了展出。此外,对计划于2016年、2018年、2020年分阶段导入的自动驾驶技术也进行了介绍。

 本田展出了Clarity Fuel Cell的解剖车。同时,世界最轻量的铝合金中空压铸前副车架,和外部供电器“Power Exporter 9000”一并参展。


相关报告:
第4代丰田普锐斯的拆解调研(上)(2016年2月)
第4代丰田普锐斯的拆解调研(中)(2016年3月)
第4代丰田普锐斯的拆解调研(下)(2016年3月)
第4代丰田普锐斯的拆解调研:132个零部件照片集锦(2016年5月)
多样化的电动化技术(下):日产开发60kWh电池,延长EV续航里程(2016年2月)



丰田:融合普锐斯DNA与TNGA平台所诞生的新款普锐斯

 丰田展出了新款普锐斯的解剖车。新款普锐斯是采用“TNGA”平台的第一款车型,融合了普锐斯的DNA与TNGA而诞生。

 TNGA(Toyota New Global Architecture)为丰田集结全公司力量推进的题为“造出更好的汽车”的结构改革。动力总成、平台焕然一新,整体化的全新开发使得汽车的基本性能和商品竞争力有了飞跃性提高。

 计划依次投入采用TNGA平台的其他车型今后也将继承新款普锐斯的低重心布局等特点。“低重心”对“驾驶”及“追求驾驶的乐趣”两方面都做出了贡献。此外,与继承了普锐斯DNA的三角楔形外观相结合,实现了Cd値(风阻值)0.24的气动性能。

 对于新款普锐斯,丰田列举了“满足驾驶者意图的畅快驾驶体验”、“优秀的燃效”、“E-Four(电动四驱)新设定”等特点。

新款普锐斯的发动机舱。最前方搭载了能根据驾驶状态和发动机温度自动关闭格栅,促进暖气的同时降低风阻的“进气格栅主动关闭系统”
新款普锐斯的发动机舱。最前方搭载了能根据驾驶状态和发动机温度自动关闭格栅,促进暖气的同时降低风阻的“进气格栅主动关闭系统”
从斜后方看,后座下方搭载了驱动电池
从斜后方看,后座下方搭载了驱动电池

满足驾驶者意图的畅快驾驶体验

 车高比第三代普锐斯(1,490mm)降低20mm的低重心化设计、环状骨架结构(参照照片)和使扭转强度提升约60%的LSW(Laser screw welding:激光螺旋焊接)等都为“畅快的驾驶体验”做出了贡献。

驾驶室环状骨架结构(照片来源:丰田汽车)
驾驶室环状骨架结构
(照片来源:丰田汽车)
车身后部环状骨架结构(照片来源:丰田汽车)
车身后部环状骨架结构
(照片来源:丰田汽车)

实现燃耗40.8km/L的汽油发动机和驱动桥

 新款普锐斯整备质量1,310kg,是实现了JC08标准下燃耗40.8km/L的E级别车。

 “改良型1.8L 2ZR-FXE”汽油发动机,通过改善进气道形状增大燃烧室内的空气流动、大容量Cooled EGR、采用水套垫圈使汽缸内壁温度维持在适合范围内等一系列的改良措施,达成了全球顶级的40%热效率。

 此外,混合动力驱动桥(电机/发电机、动力分配装置和电机减速机构)通过减速齿轮的平行轴化和电机/发电机的复轴配置等达到小型化、轻量化和高效率化的目的。

实现40%最大热效率的1.8L直列4缸汽油发动机(改良型2ZR-FXE),照片说明“二分式EGR分配通路”、“高滚流进气道”、“水套垫圈”共同为实现40%最大热效率做贡献
实现40%最大热效率的1.8L直列4缸汽油发动机(改良型2ZR-FXE),照片说明“二分式EGR分配通路”、“高滚流进气道”、“水套垫圈”共同为实现40%最大热效率做贡献
实现减少约20%损失的驱动轴,发电机上部为驱动电机(复轴配置)。
实现减少约20%损失的驱动轴,发电机上部为驱动电机(复轴配置)。
采用全新绕线方式的小型高输出功率密度的电机定子,电机小型化使复轴配置成为可能(2015东京车展上电装参展品)
采用全新绕线方式的小型高输出功率密度的电机定子,电机小型化使复轴配置成为可能(2015东京车展上电装参展品)



实现40%最大热效率的汽油发动机“改良型2ZR-FXE”

高滚流进气道  通过改良进气道形状使滚流方向的气流(纵向涡)直线化,滚流比(活塞运动一周时间内滚流旋转的圈数)较前代普锐斯的0.8相比提高至2.8。如此,燃烧速度得到了加快,使得EGR(废气再循环系统)尾气能大量吸入。燃烧效率的提升(泵气损失的减少和燃烧温度的下降)为降低油耗做出了巨大贡献。
大量Cooled EGR  如上所述,EGR(废气再循环)率的最大值由第3代普锐斯的21%提升至28%。为了使EGR尾气尽可能多的平均分配到各汽缸内,将进气管的EGR分配通路变更为二分式(分配通路先分为2条,再由2条通路分别分配到各个汽缸)。
水套垫圈  使汽缸内壁温度维持在适合范围内的部件。水套下部安装有EXPAD(发泡橡胶)材质的水套垫圈,能充分冷却温度较高的上半部分,防止爆震,中下部则保持一定温度来降低阻力。



混合动力驱动桥的小型、轻量和高效率化

小型、轻量化  至第3代普锐斯,由于电机/发电机、动力分配装置、电机减速机构在曲轴上轴向排列,所以长度较长。本次,将电机与减速齿轮移动到平行轴上(复轴配置),全长由409mm缩短至362mm,缩短长度达47mm,使损失降低了约20%。
电机的小型化、高功率密度化  采用称为分段式绕线的新型绕线方式实现电机小型化、高功率密度化的效果。降低约20%损耗的同时,由于体积的减小,搭载自由度相应提高。电机的复轴配置使空间节省成为了可能。



面向小型・低油耗车辆的E-Four设定

获得与FF车同等车厢空间的E-Four系统

获得与FF车同等车厢空间的E-Four系统

 第4代普锐斯,采用了E-Four(电动四驱)设定,这是在普锐斯车型上的首次尝试。加速等行驶状态时,会自动为后轮分配扭矩。

 此设定主要以积雪道路为对象。由于并没有假设“恶劣路况”下的行驶需求,所以相较于Estima HV和Alphard HV等大型车上设定的高功率E-Four系统,质量、尺寸共减少了约75%,不仅提高了搭载性能,还获得了几乎与普锐斯FF车同等的车厢空间。

 新款普锐斯的E-Four运转时间有所限制,在多数行驶时间中都处于空转状态。若采用永磁转子,磁阻尼会使能量发生损失。所以为了降低油耗,而采用无磁铁的感应电机。JC08标准下油耗为34.0km/L,实现了超过第3代2WD普锐斯(32.6km/L)的超低油耗。









搭载新开发的锂离子电池和镍氢电池

 锂离子电池和镍氢电池是同时开发的以高性能和小型化为目标的两款驱动电池,为提高燃效做出了贡献。第3代普锐斯中,只有旅行车型的3排7座版普锐斯α上搭载了锂离子电池,5座版普锐斯α和普锐斯仅搭载了镍氢电池。而第4代普锐斯,2WD/E-Four则分别搭载镍氢和锂离子两种电池(E-Four搭载寒冷环境下性能优异的镍氢电池)。

 两种电池包一眼看去尺寸几乎没有变化(Li:30.5L、Ni:35.5L、重量为Li:24.5kg、Ni:40.3kg)。打包时会追加系统部件,而使它们体积相近。

 新开发的锂离子电池与普锐斯α搭载的电池相比,体积减小了6%。镍氢电池也有了进步,体积比前代减小10%的同时,单位时间内的充电量增加了28%。作为小型化的成果,电池的搭载部位由后备箱移动到了后排座椅下方,使后备箱容积扩大了56L达502L。

新款普锐斯所搭载的锂离子电池包
新款普锐斯所搭载的锂离子电池包
同镍氢电池包
同镍氢电池包


日产:最新“电动化”与“智能化”推进活动介绍

 日产介绍了该公司以实现零排放,以及日产车发生交通事故时零死亡、零重伤为目标的最新“电动化”和“智能化”推进活动。

日产的电动化技术~高效率电动动力总成与新开发的锂离子电池

轻量、紧凑且高效率的电动动力总成;构成从上至下分别为,Power Delivery Module(充电器、DC/DC变频器与接线盒的融合)、转换器、电机和减速机构

轻量、紧凑且高效率的电动动力总成;构成从上至下分别为,Power Delivery Module(充电器、DC/DC变频器与接线盒的融合)、转换器、电机和减速机构

 围绕零排放,日产展出了EV聆风的电动动力总成。相对于发动机,电机的响应速度更快,因此电动动力总成从启动时就能发挥出最大扭矩,实现与跑车旗鼓相当的加速感。此外,电机的电流控制间隔达1/10,000秒,每隔1/500秒控制动力传输机构的扭矩输出,抑制振动,实现连续平滑的驾驶体验。另外,24kWh电池配套车型和30kWh电池配套车型上搭载共通的电动动力总成,电池容量的差异仅体现在续航里程上。

 日产对2015年12月开始投入的30kWh电池的组成和构造以电池模块展示与展板演示等形式做了介绍。

 此外,开发中的60kWh容量锂离子电池也作为参考进行了展出。日产以EV的更高性能提升为目标,开发出能进一步提高单位体积容量的高能量密度电池。









24kWh电池模块与30kWh电池模块
24kWh电池模块与30kWh电池模块
搭载30kWh电池的车辆续航里程延长,与使其成为可能的正极材料和构造变更(資料:日産)
搭载30kWh电池的车辆续航里程延长,与使其成为可能的正极材料和构造变更
容量60kWh的高能量密度锂离子电池试制品(作为参考展出)
容量60kWh的高能量密度锂离子电池试制品(作为参考展出)



30kWh大容量锂离子电池的开发

电极正极材料  重新考虑正极的电极材料(添加镍、锰和钴)。此外,正极主材料构造由以往的尖晶石结构变更为能高密度储蓄锂离子的“层状结构”,在不影响安全性的前提下,实现了约20%的容量提升。(参照以上照片)。
单位体积的效率提升  由于电池元件厚度有所增加,一个模块的元件数由4增加到8,从而抑制了体积增大(模块数由48减少至24),电池包的外观尺寸与24kWh电池几乎相同,不必牺牲车内空间来提高容量。
延长寿命  30kWh电池上应用了日产新开发的抑制电池容量降低技术来延长使用寿命。保修期(新电池电量为12格,当电池电量表低于9格(变为8格)时,可免费维修或更换部件恢复9格以上电量)由5年10万km延长至8年16万km。
充电性能的提升  正极材料的变更使电池内阻得到减少。快充模式下,与24kWh电池相同,只需30分钟就能使电量恢复至80%。



日产的“智能化”~开始起步的自动驾驶

Nissan Intelligent Driving 原型车

Nissan Intelligent Driving 原型车

 日产展出了以“聆风”为基础车型的自动驾驶试验车“Nissan Intelligent Driving 原型车”。

 日产计划于2016年、2018年、2020年分阶段在面向日本、美国、欧洲、中国的主要车型上搭载自动驾驶技术,并在2020年内完成实施。其第一阶段为,在高速道路的单一车道上实现安全的自动驾驶。搭载第一阶段技术的车型,预计2016年将在日本发售。搭载车型为MPV“Serena”。此外据发表,欧洲车型Qashqai将于2017年搭载此技术。








日产的自动驾驶技术

由人到机器  9成以上的交通事故被认为是由驾驶员的疏忽所造成的。汽车的智能化简单说来是将“认知”、“判断”、“操作”的驾驶三大要素交由机器来完成,从而快速感测风险,提高回避风险的可能性。
日产的自动驾驶技术  日产的自动驾驶技术运用了雷达、摄像头、激光扫描等,实现360度检测。根据检测内容决定车辆的控制方式,调整电动执行器的动作。
导入计划  2016年底前导入可实现拥挤高速道路上的单一车道安全自动驾驶技術(Pilot Drive 1.0);2018年内导入可实现高速道路上的多车道危险回避及车道变更的自动驾驶技术(Pilot Drive 2.0);于2020年导入实现普通道路及路口,无需驾驶员操作介入的自动驾驶技术(Pilot Drive 3.0)。


本田:展出Clarity Fuel Cell的解剖车

 本田展出了Clarity Fuel Cell的解剖车。

 本田将燃料电池堆、氢气/空气供给系统等发电机能和FC升压转换器、驱动电机等配电/驱动机能压缩到只有V6汽油发动机般的大小。如此,将设备都汇集到前盖下,扩大驾驶室空间,即使车内坐满5个成年人也能带来非常舒适的乘车体验。不仅如此,还实现了宽车身、低重心和流畅线条的结合。

 由于Clarity Fuel Cell所使用的燃料电池堆无法量产,而是通过手工生产,所以预计发售1年内国内销量约仅为200辆。而且,此次采用租赁销售的形式,本田会定期检查车辆的使用情况,可见本田对FCV新技术导入的慎重态度。本车也会在美国加利福尼亚州及实行加州环境标准的其余7个州销售,且计划销量多于日本国内销量。

Clarity Fuel Cell解剖车(车辆中部)
Clarity Fuel Cell解剖车(车辆中部)
Clarity Fuel Cell解剖车(从前方看到的景象)
Clarity Fuel Cell解剖车(从前方看到的景象)



 Clarity Fuel Cell所使用的铝合金中空压铸前副车架,和外部供电器“Power Exporter 9000”一并参展

全球最轻量的铝合金中空压铸前副车架、燃料电池堆和电机等动力总成辅助机构
全球最轻量的铝合金中空压铸前副车架、燃料电池堆和电机等动力总成辅助机构
外部供电器“Power Exporter 9000”;
外部供电器“Power Exporter 9000”



全球最轻量的铝合金中空压铸前副车架

 前副车架以往需要通过焊接来结合多个部材,现本田通过一体中空成形的铝合金压铸技术来完成。与以往技术相比,重量大幅度减少20%,是世界最轻量(本田调查结果)的铝合金副车架。这是Honda二轮所研发的铝合金压铸技术中的中空构造车架技术在四轮车上的首次尝试,并获得了高刚性和轻量化的双重效果。



外部供电器 "Power Exporter 9000"

 利用Clarity Fuel Cell发出的电力,约能供普通家庭使用7天左右。能作为灾害发生时的紧急电源使用,也可活跃于日常户外活动中。重量为50.8kg,可收纳于Clarity Fuel Cell的后备箱中。
 车辆发出的直流电压(DC)可通过DC-DC变频器与DC-AC逆变器输出为供家用电器使用的交流电压(AC)。通过引擎发电机技术原理和本田特有的正弦波逆变技术,不仅能为家用电器供电,还可供电脑等精密设备使用,质量之高可媲美商用电力。

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