日産リーフ分解調査(その3):カットボディーの展示取材報告

減速機、インバータ、電動型制御ブレーキ、空調システムなど

2012/11/12

要 約

 埼玉自動車大学校の学園祭「埼自大祭」が10月27~28日に開催され、同校学生が製作した「日産リーフ・カットボディー」が展示された(車両は「次世代自動車支援センター埼玉」が所有し同大学校に貸与したもの)。またカットボディー作成作業中に、リーフの基幹部品について、9月に掲載した下記のMarkLinesレポートより一歩分解が進んだ状態で取材する機会を得た。

 これらの概要を、「日産リーフ分解調査(その3)」として報告する。従って、掲載した写真は、カットボディーの一部である場合と、分解された状態の部品とがある。

 また、赤色に塗った部分はカット(切断)した断面を示す。青色は水の貯蔵または水路を示している。

関連レポート: 日産リーフ分解調査(その2):主要部品の分解展示報告(2012年9月掲載)
日産リーフ分解調査(2012年2月掲載)


※写真はクリックすると拡大されます。



リーフ・カットボディーの全体写真

リーフ・カットボディーの全体写真とフロントフレーム

リーフ・カットボディーの全体写真 モータルーム内
リーフ・カットボディーの全体写真 モータルーム内
 リーフの前方に向かって左側をカットしたが、全体を把握しやすいように、主要部品は残してある。  写真中央の、頑丈なフレームの右側に「DC-DCジャンクションボックス」、フレームに囲まれた位置に「インバータ」、その下に冷房用「電動コンプレッサ」、さらにその下に駆動用モータと動力伝達装置(減速機)が配置されている。写真左端は充電用コネクタ。「PTC素子ヒータ」については後出。
インストルメントパネル内部 フロントフレーム
インストルメントパネル内部 フロントフレーム
 右上写真右端のインストルメントパネルを拡大した写真。内部には、主に空調用ダクトが収納されている。  分解した状態のフロントフレーム。写真手前が車両前方。写真奥中央の銀色の部分は電動パワーステアリング。その奥に、スタビライザが見える。 中央部の銀色の部品(モータのカバー)は、たまたま置いてあるだけ。

 

 



動力伝達装置(減速機)

動力伝達装置(減速機)と電動パーキングロック・アクチュエータ

動力伝達装置(減速機)の部品(1) 動力伝達装置(減速機)の部品(2)
動力伝達装置(減速機)の部品(1) 動力伝達装置(減速機)の部品(2)
 分解した状態での減速機の3つのギヤ。写真中央が「ファイナルギヤ」、手前右が「メインギヤ」、手前左がインプットギヤ。インプットギヤにつながる、四角い突起のあるギヤがパークギヤで、パークロックに使用される。 写真奥は、モータおよび減速機のハウジング。  減速機の3つのギヤを、組立後の通りに配置した。右側からファイナルギヤ、メインギヤ、パークギヤ一体型のインプットギヤ。
ディファレンシャルギヤ
ディファレンシャルギヤ
 ファイナルギヤを、反対側から見たところ。ファイナルギヤには、ディファレンシャルギヤも組み込まれている。
車両前面から見た駆動用モータと減速機 電動パーキングロック・アクチュエータ
車両前面から見た駆動用モータと減速機 電動パーキングブレーキ・アクチュエータ
 左側が駆動用モータ、その右が減速機で、モータの回転が伝わるインプットギヤとパークギヤが見える。減速機の前にほぼ垂直に立っているのは電動パーキングブレーキのマニュアルシャフト。このパーキングブレーキは減速機を固定するもので、ATの「P」レンジに相当する。  電動パーキングロック・アクチュエータの分解写真。写真右側のアクチュエータが減速機の上部にあり、写真左端のマニュアルシャフト(組立てるとアクチュエータ中央部に連結する)を回転させて、最終的にパークギヤを固定する。
センターコンソールのシフト装置 減速機ファイナルギヤとドライブシャフト
センターコンソールのシフト装置 減速機ファイナルギヤとドライブシャフト
 センターコンソールに設置されたシフト装置。上記のパーキングブレーキは、この写真左側のシフト装置で操作する。右側の(P)は、車両後部に取り付けられたパーキングブレーキ(後出)の操作用。写真上部がドライバー用シート。  車両前方に向かって左側から見た写真。減速機のファイナルギヤからドライブシャフトが出ていて、ホイールを駆動する。ドライブシャフトの右側はステアリングシステム、さらに右はスタビライザー。

 

 



インバータとDC-DCジャンクションボックス

インバータ(カットボディーの一部) インバータ(取り出した状態)
インバータ(カットボディーの一部) インバータ(取り出した状態)
 左の写真はカットボディーの一部。右の写真は取り出して分解した状態。上下2層の基板のうち、上の基板は「モータコントローラ」、下の基板は「ゲートドライバ基板」。右側の写真の奥(ケースの端のすぐ手前)にある部品が「平滑コンデンサ」で、四角い端子が右側に2個、左側に1個見える(実際は写真奥の隠れた部分も含め合計6個の端子がある)。「ゲートドライバ基板」の左側に作った切り込みから、モータ制御の中核となる「IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)」が設置されているが見える。
DC-DCジャンクションボックス DC-DCコンバータ
DC-DCジャンクションボックス DC-DCコンバータ
 写真上部は、DC-DCコンバータ、写真下部はリレー類。全体をDC-DCジャンクションボックスと呼ぶ。  左の写真のうち、上部のDC-DCコンバータを拡大した写真。

 

 



リチウムイオン電池パック

リチウムイオン電池パック リチウムイオン電池モジュール(1)
リチウムイオン電池パック リチウムイオン電池モジュール(1)
 カットボディーに配置された電池パック。車室フロア下に収納され、リーフ 1台の電池パックには、アルミケースに収納された48個の電池モジュールが収められ、直列に接続されている。  4個のモジュールのアルミケース上部をカットしたうえで、再度電池パックの中に収納した。
リチウムイオン電池モジュール(2) サービスプラグ
リチウムイオン電池モジュール(2) サービスプラグ
 1個のモジュ-ルをアルミケースから取り出したところ。1個のモジュールは、4枚のラミネート型セルから成る。2枚ずつ並列につないだうえで、直列につないでいる。安全性を考慮し、今回のリチウムイオン電池の分解はここまでとのこと。  電池パックの中央部にあり、車室内から操作できる。リーフの点検・修理等行う場合、最初にこのプラグを抜き取ることで、電流の流れを遮断する。
バッテリーコントローラ(1) バッテリーコントローラ(2)
バッテリーコントローラ(1) バッテリーコントローラ(2)
 電池制御の中核で、電池の電圧、電流、パック内の温度、各セル電圧を検知し制御する。カットボディーの写真では、電池パックの右端・手前に配置されている。  バッテリーコントローラの、内部の基板全体を取り出した写真。

 

 



電動型制御ブレーキシステム

 回生ブレーキを最大限活用しながら、摩擦ブレーキと協調させ、違和感なく必要な制動を確保するブレーキシステム。モータルーム内、運転席のすぐ前に設置されている。

電動型制御ブレーキ

電動制御型ブレーキ(車両前面から見た写真) 電動制御型ブレーキ(横から見た写真)
電動制御型ブレーキ(車両前面から見た写真) 電動制御型ブレーキ(横から見た写真)
 前面から見た写真。上部の基板が制御用ECU、その下の円形の部分が倍力源のモータ、モータの手前がマスターシリンダ。なお、上部に見えるのは、ワイパーとワイパー用モータ。  車両前方に向かい左側から見た写真。上部は制御用ECU、写真中央に倍力源のモータが見える。左の垂直に置かれた基板はDC-DCコンバータ。
電動型制御ブレーキの構成部品 電動型制御ブレーキの構成部品(拡大写真)
電動型制御ブレーキの構成部品 電動型制御ブレーキの構成部品(拡大写真)
 左右の円形の部品がモータ。中段の細長い部品は、写真の左側外にあるブレーキペダルにつながるインプットロッドとプライマリーピストン。モータは、左の写真の赤矢印の部分に設置され、ブレーキペダルからの入力をサポートする。ペダル反力を発生させるバネも見える。
 回生協調ブレーキ使用時には、その分マスターシリンダ圧を減少させるためプライマリーピストンをペダル側に押し戻す働きが発生するが、ペダルに違和感が生じないシステムになっている。
電動パーキングブレーキ
電動パーキングブレーキ・アクチュエータ ブレーキ電源バックアップユニットと車載充電器
電動パーキングブレーキ・アクチュエータ ブレーキ電源バックアップユニットと車載充電器
 電動パーキングブレーキ・アクチュエータは、車両後部のシャシーに取り付けられている。後輪のドラム内で作動する、インナードラム式のパーキング専用ブレーキ。
 減速機内で減速装置を固定するパーキングブレーキとは別系列になっている。
 写真右側が「ブレーキ電源バックアップユニット」で、12Vバッテリーの電圧が低下した場合、電動ブレーキの補助電源として電力を供給する。円形の部品はキャパシタ。キャパシタの手前の四角いケースは、左側写真の電動パーキングブレーキ・アクチュエータのコントロールユニット。
 また、この写真の左側は車載充電器。
 バックアップユニットと車載充電器は、後部シートと後部荷室の間のスペースに設置されている。

 

 



高電圧部品冷却システムと空調システム

 リーフは高電圧電流を使用するため、冷房システム、暖房システムとは別系列の高電圧部品冷却システムがあり、合わせて3種類の空調システムを稼動させている。以下にレポートする部品は、
・ラジエータと冷却ファン→高電圧部品冷却システム
・コンデンサ、電動コンプレッサとスクロール部→冷房システム
・ PTC素子ヒータ、電動ウォータポンプ→暖房システム
の構成部品である。なお電動ポンプは、暖房システムの他に高電圧部品冷却システム、冷房システム用にも設置されている。

高電圧部品冷却システムと冷房システム

ラジエータ用冷却ファン ラジエータ、冷却ファンとコンデンサ
ラジエータ用冷却ファン ラジエータ、冷却ファンとコンデンサ
 高電圧部品冷却システムの一部となるラジエータとその冷却ファン。カルソニックカンセイ製(日本で生産)。  最上部が冷却ファン、次にラジエータ、その下にコンデンサがあり、この3部品がセットでフロントグリルの内側に設置されている。コンデンサは、カルソニックカンセイ製(中国で生産した)。
冷房システム
電動コンプレッサ 電動コンプレッサのスクロール部
電動コンプレッサ 電動コンプレッサのスクロール部
 車両前面から見た写真。モータルーム内の、インバータの下、駆動用モータの上部に配置されている。写真の右側がモータで、左側がスクロール部。  写真左は固定スクロール、右側が可動スクロール。2つの部品を向き合わせてセットし、可動スクロールがコンプレッサ内を公転し(そのままの姿勢で大きく回ること、自転はしない)、固定スクロールとの間のスペースの容積と圧力の変化を利用し、吸入ポートから冷媒を吸入して吐出ポートから吐出する。
暖房システム
PTC素子ヒータと電動ウォータポンプ PTC素子
PTC素子ヒータと電動ウォータポンプ PTC素子
 モータルーム内に配置されているPTC素子ヒータ(中央やや右)と、電動ウォータポンプ(左側)。PTC素子ヒータの青い部分の水を、その下に配置されたPTC素子が温めて、電動ウォータポンプで車室内に送る仕組み。  青色と薄い茶色の部分は防水ゴムで、その中にある、金属のように見える部分がPTC素子。左の写真の水を貯蔵する部分(青色の部分)の下に設置されている。
電動ウォータポンプ
電動ウォータポンプ
 電動ウォータポンプを分解した写真。小型のモータが回転し、温水を車室内に送る。

                     <自動車産業ポータル、マークラインズ>