SAE 2011 World Congress: 部品メーカーの展示取材

2011/05/17

要 約


 以下は、SAE 2011 World Congress (2011年4月12日~14日に米国デトロイトで開催された、以下SAEショー)で、自動車用部品メーカーや素材メーカーの環境対応や新技術に関する出展の概要である。今年出展したメーカーの数は昨年の約100社から約140社とやや増加したが一昨年の300社には及ばず、リーマンショック以前の景気に回復するには、しばらく時間がかかりそうだ。自動車メーカー各社の出展概要は別報を参照されたい。



LG ChemはHeavy Duty Truck用の大型Liイオン電池などを展示

 LG Chemは今年のSAEショーのホスト会社であるGMのStrategic Partnerメーカーとして、GMと同じメインブースで部品展示を行なった。

 Class4~7のPHEVに搭載される、今年7月から生産開始予定の大型Liイオン電池を展示。96個のセルから成る電池モジュール、コントローラー、ファンを内蔵した空冷式で、現在、ディーゼル用燃料タンクが置かれている車体外部に搭載されるため、電池カバーには鉄板が使用されているとのこと。現在開発中のHEVトラック用電池はトラックのキャビンの中に搭載される予定。

 LG Chemでは乗用車のHEV用には水冷式のLiイオン電池を使うとのこと。

PHEVの大型トラック用空冷式Liイオン電池
PHEVの大型トラック用空冷式Liイオン電池

 

乗用車HEV用水冷式Liイオン電池
乗用車HEV用水冷式Liイオン電池

 

 LG Chemはこのほか、Liイオン電池を利用し、家庭もしくは小規模店舗で停電時のバックアップ電源として開発中の蓄電池を展示。5kWh (HxWxL=1200x1230x760mm) と10kWh (HxWxL= 1600x1230x760mm) の2種類があり、太陽光発電装置も備えるとしている。日本の一般家庭の月間消費電力は約300kWhと言われており、半日から1日分の電気をまかなえる計算になる。

Liイオン電池を使った家庭用蓄電池
Liイオン電池を使った家庭用蓄電池

 



BehrはGMのCHEVY VOLT搭載のバッテリークーリングシステムなどを展示

1. BehrはChevy Voltに搭載されているCondenser Radiator Fan Moduleなど車室内用冷却系 (エアコン) と、Liイオン電池の冷却システムのモデルを展示。電池の冷却システムはラジエータ前に取り付けられたBattery Cooler、専用ポンプ、Cold Plateと呼ぶ多板式吸熱装置、および温度が一定以上となった時に低温のエアコン冷媒と熱交換するChillerと呼ぶ小型の熱交換器から構成される。

CHEVY Voltのラジエーターモジュール
CHEVY Voltのラジエーターモジュール。車両前方からBattery Cooler、 Condenser、
Power electronics unit cooler、Radiatorの4層からなる。

 

Liイオン電池用の冷却システム
Liイオン電池用の冷却システム。構成部品のポンプとCold Plate、Chiller

 

2. BehrはMercedes-Benz S400 Blue Hybridに搭載の小型円筒タイプLiイオン電池セルの冷却装置を展示。容器底部のCooling PlateもしくはEvaporator Plateと呼ぶ板の内部にエアコン冷却系の冷媒を循環させ、電池から発生する熱を吸収する。

円筒タイプLiイオン電池セルの冷却容器
円筒タイプLiイオン電池セルの冷却容器

 

3. Behrはまた、EGR Coolerと過給機付エンジンのインタークーラーを展示。エンジン冷却水を使うEGR Cooler はディーゼルエンジンのNOx低減に使われるほか、ダウンサイジングされた小排気量の直噴過給ガソリンエンジンにも、燃焼温度を下げ燃費改善効果があるとしている。日本ではHEVに搭載されるガソリンエンジンなどにもEGR Coolerが使われている。

BehrのEGR Cooler
BehrのEGR Cooler

 

EGR Cooler装着で5~10%燃費改善効果が得られるという説明パネル
EGR Cooler装着で5~10%燃費改善効果が得られるという説明パネル

 

GMのChevy Corvetteのスーパーチャージャーエンジンのコレクター内部に装着されたインタークーラー
GMのChevy Corvetteのスーパーチャージャーエンジンの
コレクター内部に装着されたインタークーラー

 

4. アイドルストップ機構付きの車両で、エアコンのコンプレッサーが停止する信号待ちの間でも炎天下の室内温度上昇を遅らせることができるエバポレーターをBehrは開発し、BMWの7シリーズに採用された。通常のエアコンの冷風吹出し口のエバポレーターにジェル状の溶媒を使うエバポレーターを重ね、ジェルの固液相変化による潜熱を利用して冷却を行なう。Behrによれば街中走行時に平均して22%の間、車は停車しており、停車の平均時間は23秒とのことで、その間の冷却を目的としている。

追加されたジェル状の冷媒用エバポレーター層
追加されたジェル状の冷媒用エバポレーター層

 



MagnaはDynamaxなど様々な部品やシステムを展示

1. Magnaは2011年型Kia Sportageに搭載されたDynamaxと呼ぶ4WD用のカップリングシステムを展示。コントロールユニットと湿式多板クラッチからなり、運転状態に応じてソレノイドで油圧を制御し前後輪の駆動力を分配する。圧力センサーは韓国製とのこと。

Kia Sportageの4WDに搭載されたカップリングシステム
Kia Sportageの4WDに搭載されたカップリングシステム

 

2. フィルムインサート成形は、真空下で成形した加飾フィルムの上に透明な樹脂を射出成型する2段階の成型技術で、家電製品から自動車部品まで広く使われている。MagnaはChevy VOLTに採用されたフィルムインサート成形によるドア内装部品を展示。自社オハイオ州トレド工場で生産しているとのこと。

Chevy VOLTのフィルムインサート成形ドア内装部品
Chevy VOLTのフィルムインサート成形ドア内装部品

 

3. Magnaは自社工場内で発生する自動車用シートに使われているクッションのスクラップをポリオールにリサイクルしている。ポリオールはポリウレタン製造時に原料として使われる。リサイクル材は、クライスラーのGrand Cherokeeのシート材として使用している。リサイクル材の含有率は最大で5%とのこと。

 

4. 後進する際の映像をBackupカメラで撮影し、ミラーに高画質で映しだすVideoMirrorをMagnaは展示した。北米生産のホンダOdysseyやChevy Traverseなどに採用されているとのこと。NHTSAは昨年、2014年型からBackupカメラの搭載を義務付ける提案を出した。

Backupカメラの鮮明映像を映すVideoMirrorというバックミラー
Backupカメラの鮮明映像を映すVideoMirrorというバックミラー

 



積水化学の自動車用合せガラス中間膜

 フロントガラスには安全法規上、世界中で合わせガラスが採用されている。積水化学では太陽光の紫外線や中赤外線を遮断し遮熱機能を持つS-LECと呼ぶフィルムを合わせガラスの中間膜として生産している。透明性を維持するため、この遮熱中間膜には、赤外線をカットする機能を持つ粒子をフィルムにナノ分散させている。室内温度の上昇を抑え、エアコンの作動頻度を減らすことで、渋滞時の実燃費が向上し、CO2削減につながるとのこと。

遮熱機能を持つ中間膜をガラスに使った場合のCO2削減効果(計算例)
遮熱機能を持つ中間膜をガラスに使った場合のCO2削減効果(計算例)
TTS=Total Transmission Solar (太陽光透過率)

 

 積水化学によると、米国生産車の約20%、ディーゼルエンジンの多い欧州生産車の約40%に、エンジンや風の遮音に効果のある中間膜をもつフロントガラスが使われている。また最近では軽量化のため、合わせガラスの室内側のガラス層の薄肉化が図られており(2.0mm→1.6mmで約1.5Kg軽量化)、フロントガラスにさらなる遮音効果が求められている。積水化学は、PVBの2層間に遮音性に優れた樹脂層をサンドイッチした遮音効果のある3層化した中間層(0.76mm)を生産している。

フロントガラスやサイドガラスを薄肉化した場合の重量低減と遮音中間膜の効果
フロントガラスやサイドガラスを薄肉化した場合の重量低減と遮音中間膜の効果

 



TI Automotiveは樹脂燃料タンクや Tenneco社と共同開発した排気処理系部品を展示

 TI AutomotiveはShip-In-Bottle (SIB) と呼ぶ樹脂燃料タンクのカットサンプルなどを展示した。SIB方式の採用で、従来タンクの外部に装着していた構成部品を燃料タンク内部に配置することができ、部品結合部が減ることから、タンク外部への燃料透過量(気化してタンク外部に漏れ出る量)を半減できたとしている。

 また、TI AutomotiveではSIBを進化させたTAPT(Tank Advanced Process Technology)と呼ぶ加圧式の燃料タンクを北米では2012年からVWがテネシー工場で生産するモデルに供給するとしている。タンク内部を加圧することで、タンク内の燃料蒸気の発生量を抑えることが出来る。

SIB樹脂タンクの製造工程
ブロー成型後、タンクを2分割して燃料ポンプなどの構成部品を内部に装着し、
再度分割面を接合するSIB樹脂タンクの製造工程

 

TI Automotiveが計画中の将来燃料タンクの構造
TI Automotiveが計画中の将来燃料タンクの構造

 

TAPT式樹脂燃料タンクの内部構造
TAPT式樹脂燃料タンクの内部構造。加圧に耐えられるよう補強が施されている。

 

 TI Automotiveはまた、Tenneco社、UMICORE社などと共同で開発したSCR(Selective Catalytic Reduction)とNOx触媒を含む排気管システムを展示。TI Automotiveがインタンク ポンプとインジェクター、ヒーター付き尿素配管を、またTenneco社が鉄チューブと触媒などを開発し、システム化したとのこと。

Tenneco社ほかと共同開発した排気管システム
Tenneco社ほかと共同開発した排気管システム

 



AVLはRange Extender EV用パワートレーンと各種シミュレーションのパネルを展示

 AVLは充電専用の小型ガソリンを使ったRange Extender EVのパワートレーンシステムのコンセプトを展示した。システムは空冷もしくは水冷式バッテリー (11kWh, 384V)、モーター(1410kW,500Nm)、インバーターとモーターコントローラー、4サイクル2気筒570ccガソリンエンジン(定常で18kW)、バッテリー制御システム、湿式クラッチをもつ減速機変速機 (250Nm) から構成されるとしている。小型ガソリンエンジンを発電専用に利用し、バッテリーを含めたシステムの熱管理をしている点が特徴。

Range Extender EVシステムの構成部品
Range Extender EVシステムの構成部品

 

 AVLはまた、各種コンピューター シミュレーションの紹介をパネルで行なった。CFD(Computational Fluid Dynamics)を用いた吸気管内の流れ解析やディーゼルエンジンサイクルの最適化、触媒やSCRなどの排気処理システムのシミュレーションの他、クランクシャフトやピストンの構造解析、EVの冷却性能などの解析技術を展示した。

ディーゼルエンジンサイクルのシミュレーションの説明
ディーゼルエンジンサイクルのシミュレーションの説明

 

排気処理系のシミュレーションの説明
排気処理系のシミュレーションの説明

 



Hybrid Design Services (HDS) はトヨタカローラをベースに改造したEVを展示

 HDSはトヨタカローラのエンジンと変速機を、最高出力62kW (83hp) のモーターと、空冷ファン付きのLiイオン電池 (35kWh) に置き換えたEVを展示した。回生ブレーキを搭載し、航続距離は120マイル(約200km) に達するとのこと。HDSでは市販の乗用車をEVやHEVに改造するためのパッケージを開発済みで、Heavy TruckのHEV改造パッケージを現在開発中。

 顧客のコストと品質要求を満たすため、モーターやLiイオン電池、電子制御ユニットなどは自動車部品サプライヤが既に商品化している部品を使用。欧州の顧客向けに今後、ECE安全認証を取得する計画。

 HDSではまた、HEVバス用にUltra Capacitorを開発し展示した。キャパシタはLiイオン電池と比べ高価だが、航続距離が短く、発進停止を繰り返す市内バス用HEVに使う電池は、充放電が繰り返され劣化が進みやすいため、劣化のほとんどないキャパシタが適しているとのこと。

 乗用車もバスもHEV/EV改造車の「量産」はしていないが、今後需要が増えた場合はミシガン州の拠点で「生産」する。

トヨタカローラをベースに改造したEV
トヨタカローラをベースに改造したEV

 

バス用に開発したUltra Capacitorの解説
バス用に開発したUltra Capacitorの解説

 

 



FEVはOEM向けに開発した2基の新エンジンのほかに新技術エンジンなどを展示

 FEVは自動車メーカーの量産エンジン用に開発した2基のエンジンを展示・紹介した。

1. Daimler向け4気筒ディーゼルエンジンはMercedes-Benzの乗用車C、E、Small-S各クラスの標準エンジンで、基本設計はダイムラーが担当、FEVが性能、排気、.On-Board Diagnostic (OBD) のマッチング (Calibration) と車両適合を担当。

 2.2Lエンジンにはバリエーションが4つあり、2-Stageターボ、インタークーラー、Start/Stop機能などを搭載したエンジンは最高出力が150kW (204hp) 、最大トルク500Nm。CO2排出量は134g/km、排気ガスはEuro5規制をクリアする。今後、Mercedes-Benzの乗用車が搭載する6気筒ディーゼルエンジンのいくつかは、このターボ付きの直4エンジンに置き換わるとのこと。

Daimler向け2.2L ターボ4気筒ディーゼルエンジン
Daimler向け2.2L ターボ4気筒ディーゼルエンジン

 

2. 同様にChryslerが基本設計し、FEVがTechnical Engineering Partnerとして開発したDOHC 4弁3.6L V6のPentastarと呼ぶ新型ガソリンエンジンを展示した。吸気と排気にそれぞれ可変バルブタイミング機構を持ち、最高出力と最大トルクは305hp(260kW)/ 268 lb・ft (353Nm)で、従来のV6に比べ燃費効率が約7%向上。Chryslerは従来7機種あったV6エンジンを2014年までに順次この新型エンジンに置き換えていく計画。

3.6L V6のPentastarエンジンはシリンダーヘッドと排気集合管が一体となった設計
3.6L V6のPentastarエンジンはシリンダーヘッドと排気集合管が一体となった設計

 

3. FEVは昨年のSAEに出展した0.7Lのターボ付きSOHC 3気筒Extremely Downsized Engineに新たに20kWのモーターを内蔵した7速Hybrid Transmissionを組み合わせ、Start/Stop機能を追加し、HEV用パワートレーンとして展示した。

 量産の2弁SOHCエンジンをベースに燃料噴射の直噴化とMahle社の位相差切替機構付のCam in Camと呼ぶカムシャフトを採用。またTransmissionにはトルクコンバータの代わりにクラッチを3つ使用した。FEVでは車両搭載時にはEV走行も可能で、同レベルの出力のエンジンより20~25%の燃費向上を見込んでおり、いくつかの自動車メーカーが興味を示しているとのこと。

0.7Lターボエンジンとモーター内蔵7速Hybrid Transmissionの組み合わせによるHEVパワートレーン
0.7Lターボエンジンとモーター内蔵7速Hybrid Transmissionの組み合わせによるHEVパワートレーン

 

 FEVはこのほか、TDIをベースエンジンに天然ガス(CNG) を燃料に使うリーンバーンエンジン、可変バルブリフト機構をもつディーゼルエンジンなどのコンセプトエンジンを展示した。天然ガスは、ガソリンと比べて空気の多い希薄な状態でも失火しにくく、安定して燃焼する性質があり、適切な触媒を使用すれば、NOxを増やさずリーンバーンが可能(=燃費向上)で、CO2排出が少ないことからも研究が進められている。

 



METHODE ELECTRONICSは非接触式トルクセンサーを出展

 METHODE ELECTRONICSはセンサーが発する電磁気の信号の変化からシャフトのひずみ応力を高精度で計測する非接触式トルクセンサーを開発し、トランスミッションに取付けてデモンストレーションを行なった。既にステアリングに採用されており、2014年には量産のトランスミッションにも採用される予定とのこと。

非接触式トルクセンサーの解説
非接触式トルクセンサーの解説

 

非接触式トルクセンサーをトランスミッションのシャフトに取付けたデモの様子
非接触式トルクセンサーをトランスミッションのシャフトに取付けたデモの様子

 



IVA Automotive EngineeringはMini Cooper用に開発したエンジンなどを展示

 IVA Automotive EngineeringはMini Cooper用に開発したエンジンを展示した。Miniには自然吸気2種類とターボ付の計3種類のエンジンがあり、IVAでは設計、性能・耐久実験、制御、性能マッチングなどの開発や生産の立上げを担当したほか、エンジン仕様の意思決定にも参画したとのこと。1.6Lの4弁直噴エンジンは吸気側に可変バルブタイミング機構、オイルクーラー付のターボには油冷&水冷式のSplit scroll (bifurcated) ターボ、可変容量オイルポンプ、電子制御の機械式ウォーターポンプなどを採用。米国仕様は135kW (181hp)。

吸気側に採用された可変バルブリフト
吸気側に採用された可変バルブリフト

 

Split scrollターボ入口までの排気管流路は気筒毎に独立
Split scrollターボ入口までの排気管流路は気筒毎に独立

 

 IVAはVWが50%の資本をもつエンジニアリング会社で、BMW、Daimler、VWやGM、FORD、PSA、RENAULT、FIATなどの大手自動車メーカーや部品メーカーの車両、エンジン開発業務を行なっている。量産自動車メーカーから、低コストと高性能という相反する要求を両立させることが求められているという。

 



INALFAはCADILLAC用サンルーフなどを展示

 オランダに本社を置くINALFA ROOF SYSTEMSは、欧州のほか、米国、メキシコ、韓国 、中国、ブラジルでサンルーフを生産し、BMW 、 Daimler、 Chrysler 、Ford 、 GM、VW、Audi、Volvo、Hyundai、 Kia、Renault、Nissanなどに供給している。米国ではCadillac SRX、BMW のX3とX5、Jeep Grand CherokeeなどにSun Roofを生産している。

 (4月27日、INALFAの株主AAC Capital PartnersはINALFAを中国のBeijing Hainachuan Automotive Parts (BHAP) に売却すると発表した)

Cadillac SRX向けのSunroof
Cadillac SRX向けのSunroof

 



DAESUNGはコンソールスイッチなどを展示

 韓国に本社を置くDAESUNG ELECTRONIC (大星電機工業)はスイッチやセンサーなどを韓国、中国、インドで生産し、HyundaiやDaewooといった自動車メーカーはじめ、Samsung やLGなど電子機器メーカーに部品を供給している。

電動パワーステアリング用モーター
電動パワーステアリング用モーター

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