2012人與車科技展：部件廠商全面致力于EV和HEV

　　今年的“人與車科技展”，參展企業(yè)為436家，與會(huì)人數(shù)達(dá)到7萬1785人，不但超過了日本2011年舉辦的規(guī)模（參展企業(yè)377家、與會(huì)人數(shù)5萬2308人），甚至還超過了2010年的規(guī)模（參展企業(yè)397家、與會(huì)人數(shù)7萬947人）。展示內(nèi)容盡管依然還是以電動(dòng)化和電子化技術(shù)為多，但有助于實(shí)現(xiàn)輕量化的材料和加工技術(shù)以及機(jī)械要素部件的展出也很搶眼（圖1）。

　　圖1：會(huì)場(chǎng)

　　三菱化學(xué)控股公司的展區(qū)。展示了采用該集團(tuán)產(chǎn)品的概念車。

　　部件廠商全面致力于EV和HEV

　　三菱汽車公開了預(yù)定2012年度上市的插電式混合動(dòng)力車（PHEV）將配備的“三菱插電式混合動(dòng)力EV系統(tǒng)”的構(gòu)造模型（圖2）。配備車型為多功能運(yùn)動(dòng)車（SUV），據(jù)稱其憑電池中蓄積的電力可行駛約50km。加滿汽油、充滿電時(shí)可連續(xù)行駛800km，其作為純電動(dòng)汽車（EV）和混合動(dòng)力車（HEV）行駛的綜合燃耗“插電式混合動(dòng)力車燃料消耗率”的目標(biāo)為60km/L。

　　圖2：三菱汽車展出的“三菱插電式混合動(dòng)力EV系統(tǒng)”的構(gòu)造模型

　　配備兩個(gè)馬達(dá)，前馬達(dá)的輸出功率為70kW，后馬達(dá)的輸出功率為60kW，均為永久磁鐵型同步馬達(dá)。

　　德國(guó)ZF展示了由馬達(dá)、減速器、差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)組成的EV驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)“EVD1（Electric Vehicle Drive 1）”。以采用了感應(yīng)馬達(dá)（該公司稱之為非同步馬達(dá)）為特征。EV馬達(dá)目前的主流是同步馬達(dá)，但在高轉(zhuǎn)速領(lǐng)域，感應(yīng)馬達(dá)在效率方面會(huì)更有利。ZF公司的模擬結(jié)果顯示，雖然在日本的“10·15模式”等條件下有部分例外，但在全球大多數(shù)模式，以及公司內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，感?yīng)馬達(dá)都是有利的。因此該公司為EV選擇了感應(yīng)馬達(dá)。但據(jù)稱轉(zhuǎn)速比EV馬達(dá)低的HEV馬達(dá)有可能會(huì)采用同步馬達(dá)。

　　圖3：德國(guó)ZF公司展出的EV用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)“EVD1”

　　馬達(dá)的最高輸出功率為連續(xù)30kW，最大90kW。減速器采用二級(jí)，一級(jí)為行星齒輪機(jī)構(gòu)，二級(jí)為斜齒輪，馬達(dá)與減速器之間沒有密封。

　　日本愛思帝的子公司Dynax展出了配備輪內(nèi)馬達(dá)的小型EV（圖4）。其以德國(guó)戴姆勒的“smart fortwo”為原型，用輪內(nèi)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)后輪。Dynax主要向歐洲汽車廠商等供應(yīng)自動(dòng)變速箱用離合器等產(chǎn)品。因EV時(shí)代變速箱的需求將會(huì)減少，所以該公司未雨綢繆，推進(jìn)了輪內(nèi)馬達(dá)的研發(fā)。

　　圖4：Dynax展出配備輪內(nèi)馬達(dá)的小型EV

　　馬達(dá)輸出功率為5kW，配備容量為14.5kWh的鋰離子充電電池，由此續(xù)航距離達(dá)到了200km左右。

　　該EV配備的馬達(dá)最高輸出功率為5kW。轉(zhuǎn)子的磁鐵雖采用鐵氧體磁鐵而非稀土類磁鐵，但其作為軸向間隙（Axial Gap）型馬達(dá)在轉(zhuǎn)子兩側(cè)配置定子，從而提高了輸出功率。馬達(dá)由16極、18槽構(gòu)成。馬達(dá)的開發(fā)上，北海道大學(xué)決定了磁鐵種類和構(gòu)造，由Dynax負(fù)責(zé)實(shí)際的設(shè)計(jì)和組裝。該馬達(dá)采用行星齒輪機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)動(dòng)速度減至1/5。

　　電裝展出了功率元件采用SiC（碳化硅），輸出功率密度高達(dá)60kW/L的逆變器，并公開了其性能參數(shù)等（圖5）。該逆變器的體積為0.5L，60kW/L的輸出密度是輸出功率為30kW時(shí)的值。此時(shí)功率元件的溫度為180 ℃左右。該逆變器還降低了電力損失，與采用Si制IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的逆變器相比，電力損失可降低68％（30Arms時(shí)）。

　　圖5：電裝展出的SiC逆變器

　　逆變器模塊的晶體管采用溝道型SiC制MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor），二極管采用溝道型SiC制MOSFE內(nèi)的體二極管。

　　優(yōu)尼邦斯展示了將馬達(dá)和齒輪箱一體化了的EV用驅(qū)動(dòng)組件（圖6）。因以一體化為前提設(shè)計(jì)馬達(dá)和齒輪箱，從而省去了為從后方連接的部件和空間，據(jù)稱將軸向尺寸縮小了約35％。

　　圖6：優(yōu)尼邦斯展出馬達(dá)和齒輪箱一體化的驅(qū)動(dòng)組件

　　主要性能參數(shù)如下：馬達(dá)最高輸出功率為50kW，最大扭矩為180N·m，最高轉(zhuǎn)速為9000rpm，減速比約為6。

　　該驅(qū)動(dòng)組件組合了明電舍的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和優(yōu)尼邦斯的齒輪箱。除了具有小型輕量化的優(yōu)點(diǎn)之外，還有可用齒輪箱的潤(rùn)滑油來冷卻驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的繞組及鐵心的好處。

　　另外，明電舍還開發(fā)出了體積比原產(chǎn)品大幅縮小的HEV和EV用馬達(dá)和逆變器。例如，馬達(dá)輸出功率為50k～60kW的小型車用逆變器的體積只有4.6L。據(jù)展會(huì)的解說員介紹，“馬達(dá)與逆變器的合計(jì)大小僅為原產(chǎn)品的2/3左右。僅逆變器的話，大小縮小了一半左右”。據(jù)稱重量也減輕了兩成以上。

　　圖7：明電舍展出的HEV/EV用逆變器

　　馬達(dá)與逆變器的總尺寸縮小至該公司原產(chǎn)品的2/3左右，僅逆變器的話縮小了約一半。