48Vハイブリッドバッテリーシステムの設計入門

1.ボッシュ

ボッシュ48V混合製品

2017年、ボッシュは電化の分野で大きな進歩を遂げました。ボッシュが新たに開発した48Vハイブリッドバッテリーは、新しいモデルにすばやく統合できるため、既存の自動車メーカーや同様の新興企業が開発サイクルを短縮し、コストを節約できます。

リチウムイオン電池は、コンパクトカー、軽自動車、軽自動車など、多くのモデルに搭載できます。バッテリーは2018年末までに量産を開始する予定です。

エントリーレベルのハイブリッドモデルに対する巨大な市場需要を考慮して、ボッシュは48vバッテリー以外のパワーアセンブリコンポーネントも提供します。ボッシュは、2025年までに約1500万台の48Vハイブリッドが登場すると予測しています。

ボッシュエレクトリックドライブブリッジ製品

2019年までに、ボッシュの新しい電気橋は電気自動車の範囲をさらに拡大します。

ボッシュの電動アクスルドライブシステム（eAxle）は、拡張可能なモジュラープラットフォームを通じて自動車メーカーに電力を供給したと報告されています。ドライブシステムのコスト効率は、独立したドライブコンポーネントと比較して5％から10％向上する可能性があります。 eAxleは、複数の自動車プラットフォームで使用して、ボッシュのトップパワートレインコンポーネントをシステムに組み合わせることができます。

ボッシュは、新しい「完全に統合されたパワートレイン」は、従来の電気自動車のパワートレインよりも20％小さく、新しいパワートレインの製造コストも低いと述べました。ボッシュは、「eAxle」パワーユニットの仕様を開示していません。

ボッシュは電気自動車のバッテリー事業を放棄

慎重に検討した結果、ボッシュは自作のパワーセルユニットを廃止し、代わりにバッテリーユニットのアウトソーシングと独自の強力なバッテリー管理システム技術およびシステム統合機能を通じて完全なバッテリーシステムを顧客に提供すると発表しました。

RolfBulanderはこれについて4つの理由を挙げました：

市場レベル：世界のパワーバッテリー市場は、アジアの5社（寧徳時代、松下、韓国サムスン、韓国LG、深センBYD）によって支配されており、これらが気候になっています。この時点でボッシュが生産に入ると、それを利用するだけではありません。取るべき重大な市場リスクもあります。

技術的側面：新しいパワーセル技術が出現しており、交換が急務です。現在、液体電解質をベースにしたリチウム電池のエネルギー密度は、電気自動車の需要を十分に満たすことができません。ボッシュは、全固体電池と次世代リチウム電池技術についてより楽観的ですが、2025年までに成熟すると予想されています。

コストレベル：バッテリーユニットのコストの75％は、リチウムなどの原材料から発生します。処理、梱包、輸送のコストがかかるため、利益の余地は非常に限られています。価格競争が始まると、少なからず儲かると言えます。

投資：2030年までに、世界のパワーバッテリー容量は1000gkWhに達するでしょう。ボッシュの市場シェアが20％に達するとすれば、バッテリーユニットの製造、テスト、リサイクル、その他の機器を購入するには、少なくとも200億ユーロを投資する必要があります。お金はどのコンポーネント会社にとっても少額ではありません。そして、テクノロジーに革新的なイノベーションがあれば、初期の投資がどこにも行かない可能性が高くなります。

ただし、これはボッシュがバッテリーシステムの開発と製造を放棄することを意味するものではありません。代わりに、ボッシュはこの分野での研究開発の取り組みを強化し続けています。

RolfBulanderは、パワーセル技術の将来に自信を持っています。彼は、この分野におけるボッシュの利点は次の3つの側面に集中していると考えています。

「3つの電気」（バッテリー、モーター、電子制御）システムの統合機能であるボッシュは、強力な電気駆動システム、バッテリー管理、および車両の電気制御のR＆D機能とコアを完全に開発した世界でも数少ない企業の1つです。技術。

ノウハウ、エネルギー効率の中核であるボッシュは、よりエネルギー効率の高い次世代モーター、インバーター、および自動車の熱管理システムを開発しています。ボッシュのシステムを使用すると、車両は同じ量の電力でより長い耐久性を発揮します。

標準化、ボッシュの目標は、電気技術を継続的に改善し、標準化された設計と管理を通じてコストを削減し、電気自動車が本当に大規模なアプリケーションの時代に入るようにすることです。

2. ZF

ZFハイブリッド製品

ハイブリッドドライブシステムでは、ZFは自動車メーカーにあらゆる種類のハイブリッドコンポーネントを提供できます。マイクロミキシングであろうとフルミキシングであろうと、ZFは、トランスミッションのさまざまなハイブリッドレベルに基づいて、特定のソリューションを顧客に合わせて調整できます。

現在、8ブロックオートマチックトランスミッションのZFハイブリッドエディションは、多くの量産モデル（BMW Activehybrid7モデルやAudiQ5hybridquattroモデルなど）で使用されています。

Zephyrは、メーカーの将来の紹介によると、フロント横置きエンジンに適合する乗用車用に設計された9ブロックオートマチックトランスミッションのハイブリッドバージョンも発売する予定です。自宅では、多くの自動車会社のエンジンやギアボックスのマッチングなど、実際に多くのマッチング作業を行っています。

Zephyrは、8ブロックプラグインハイブリッドトランスミッションシステムなどの高度なオートマチックトランスミッションの開発にも取り組んでいます。高性能モーターをベルフードに統合し、トルクコンバーターに取って代わり、車両が純粋な電気駆動を使用して時速120 kmの最高速度に到達できるようにし、局所的なゼロエミッションを実現します。

Zephyrのハイブリッド製品ミックスには、モーターのさまざまなパフォーマンスカテゴリが含まれ、Zephyrによって設計および製造された、完全に互換性のあるコントロールユニット、ソフトウェア、およびパワーエレクトロニクスコンポーネントが装備されています。

Zephyr電気駆動ブリッジと統合電気駆動システム

ZFは、純粋な電力とゼロエミッションを実現するために、電気自動車の将来の開発に従事する自動車会社の増加に適応するために、中小型乗用車用の中央電気駆動装置を開発しました。この製品は橋の真ん中にあり、最大出力は120キロワットです。低速でも高いトルク値を出力でき、加速性能は従来の内燃機関に劣らない。

さらに、この中央電気駆動製品はコンパクトな構造で、重量はわずか約45キログラムです。車両の前後のスペースにパワーセルを配置しやすくなり、ハンドリングと安定性が向上します。前後のパワーセルのバランスの取れたレイアウトが現在の主流であると考えられています。レイアウト方法、BMWi3やteslamodelsなどの新しい電気自動車のシャーシ設計モデルはすべてこの配置を使用しています。

多くの純粋な電気自動車の場合、電気モーターとインバーターは、特定の動作条件で一緒に動作すると、ある程度のエネルギー損失を引き起こす可能性があり、ZFによって導入された電気駆動装置はこの問題の解決策を提供します。電気駆動システム全体の性能最適化、電力変換効率を6％向上させます。

統合電源は、このデバイスの主な機能です。同時に、Zephyrは、さまざまな顧客や車両のニーズをより適切に満たすために、さまざまな出力レベルに適したモジュラーシステムも開発しています。将来的には、ZF電気駆動システムは小型車やコンパクトカーだけでなく、ハイブリッド車のブリッジモジュールに依存して、製品ラインを高レベルの前輪駆動車にさらに拡大する予定です。

ZFシャーシ、電気駆動およびトランスミッション

シャーシに関しては、Zephyrはボールヒンジからショックアブソーバー、そして車両ブリッジシステム全体に至るまですべてを提供します。この分野での利点は、シャーシのNVH最適化を含む、車両ブリッジシステム全体のソリューションを提供できることです（シャーシやサスペンションはモデルに応じて調整できます）。中国では、ABBに車両全体を提供します。ブリッジサービス）およびいくつかの高度に技術的な製品を提供します。たとえば、ZFの無段階可変減衰制御ダンパー（CDC）は、さまざまな運転条件に応じて、各車輪の減衰力をリアルタイムで最適化できます。

2013年に量産を開始したゼファーアクティブ後輪操舵システム（AKC）は、電気機械式実行機構により後輪2輪のフロントビーム角度を変更することで、フロントブリッジの操舵動作をアシストし、ハンドリングと安全性を確保。車両の;たとえば、シャーシの軽量化技術に関して、ZFが新しく導入したガラス繊維プラスチック（GRP）板ばねは、従来のスチール製車軸と比較して、ZFが開発した軽量車軸の重量を減らすことができます。 15％軽量のピラーサスペンションモジュールは、従来のスチール-アルミニウム構造製品の半分の品質です。

同様に、Zephyrは、モジュラーリアブリッジコンセプトの形で、従来の車両に完全に統合されたトランスミッションシステムとシャーシソリューションを提供します。電気ブリッジドライブとZFのアクティブリアステアリング（AKC）のおかげで、ステアリング機能のこの革命は簡単にアップグレードできます。

たとえば、現在の主流の水平6ブロックギアボックスと比較して、最大9.81のゼファー9ブロック自動ギアボックス（9HP）の大きな歯比は、燃料消費量をさらに16％削減できますが、この効率は120kmであることに注意してください。 1時間当たり。一定の速度で運転している場合、実際の燃費はそれほど明白ではありません。

3.日本の電気機器

トヨタとマツダと一緒に

自動車部品メーカーのトヨタ、マツダ、エレクトロニクスは、電気自動車関連技術の開発で三社が協力契約を結び、新会社を設立することを決定したと発表した。

２８日の共同プレスリリースで、トヨタ、マツダ、電気機器が９０％、５％、５％で合計１０００万円（１１２．７円、合計１米ドル）を投資すると発表した。それぞれ。

新会社の本社は、トヨタの本社からそう遠くない名古屋市にあります。主に、すべてのレベルとモデルをカバーできる電気自動車の基本的な建設関連技術の研究開発に従事しています。新会社の専任技術者は主に3社から出向しています。

電気制御部品を生産するための工場を米国に設立

近年、世界の多くの国や地域で温室効果ガスの排出がますます厳しくなっています。ある場所では、一定の割合の電気自動車でさえ売らなければなりません。

日本デンソーは10億ドルを投資して、テネシー州メリービルの施設を改修し、電気自動車、ハイブリッド車、自動運転自動車部品を生産します。

米国で電気自動車を製造する計画を発表する自動車メーカーが増えるにつれ、日本の電気機器への巨額の投資は、最近電気自動車業界を悩ませている問題の解決に役立っています。

日本デンソーは、米国の3つの生産ライン、すなわちEVインバーター、レーダーコンポーネント、将来のコネクテッドカー用のデータ制御モジュールに投資し、他の日本の自動車大手は日本でこれらのアクセサリーを生産します。

この動きは、トヨタの緊急のニーズを解決しました。トヨタは日本の電気機器の最大の顧客であり、日本の電気機器の主要株主でもあります。トヨタはマツダで電気自動車を1台以上生産する工場を米国に建設する計画だが、車名は定かではない。

マリワイアー工場の日本の幹部は先週、ネットワークを接続するのに十分安全なハイブリッド車や電気自動車に必要な電化を生産するために生産ラインを拡張すると述べた。さらに、これらのコンポーネントを北米全体の顧客に提供します。

電気自動車はもはや傍観者ではありません。日本の電子機器のもう1つの重要な顧客であるGmは先週、今後18か月以内に2台の新しい電気自動車を導入すると発表しました。さらに、2023年までに、同社は20台の電気自動車または水素燃料電池車を追加する予定です。

日本電気と京都大学が共同で電子制御製品を開発

日本電気と京都大学が設立したテクノロジースタートアップFLOSFIAは、電気自動車のインバーターに使用されるエネルギー消費、コスト、サイズ、重量の削減と削減が期待される新世代のパワー半導体デバイスに投資して開発すると発表しました。 。両社は共同開発プロジェクトを通じて、電気自動車の普及促進の鍵となる電気自動車のパワーコントロールユニットの効率向上を目指しています。

さらに、エレクトリックは、FLOSFIAが発行した8億円（約710万米ドル）のCラウンドファイナンスで新株を受け取りました。ラウンドCの他の投資家には、三菱重工業、三井金属鉱業のSBI材料イノベーションファンド（三井金鉱-SBIMaterialInnovationFund）、EightRoadsInvestmentが含まれます。

FLOSFIAは、α-Ga2O3を使用したショットキーバリアダイオード（SBD）の製造に成功し、SiCベースのSBDと比較して伝導損失を86％削減しました。電気機器は、α-Ga2O3が現在のシリコン（Si）および炭化ケイ素（SiC）パワー半導体に取って代わり、将来の電気自動車をサポートする技術のさらなる開発に役立つことを示しています。両社は、半導体や電気自動車などのハイブリッド車や高圧車の技術をさらに開発していきます。

4.シェフラー

シェフラーの混合物製品

中国政府は前進の道として電気自動車を促進するための努力を惜しまなかったが、一部の自動車メーカーとコアコンポーネントメーカーはハイブリッド技術ルートを放棄していません。 3月16日、世界をリードする自動車エンジン、ギアボックス、シャーシコンポーネント、およびシステムサプライヤーのシェフラーグループ初のP2ハイブリッドモジュールが江蘇省の太倉工場で生産され、国内の自動車会社にハイブリッドモデルを提供しました。体系的なソリューション。

P2ハイブリッドモジュールは、電気駆動の分野におけるシェフラーの代表的な製品です。この製品は、さまざまなタイプのギアボックスを使用するモデルにモジュール方式で適用して、ハイブリッドパワーを実現できます。ハイブリッドモジュールの位置に応じて、P0、P1、P2、P3、P4などの多くの構成があります。

P2ハイブリッドモジュールは、エンジンとギアボックスの間にあります。 ToyotaTHSやGeneralVoltecのPS構成とは異なり、P2構成は比較的単純で、さまざまなギアボックスやエンジン、特にデュアルクラッチギアボックスに適しています。さらに、P2構成はより安価です。

Scheffler P2ハイブリッドモジュールは、高出力密度の永久磁石同期モーター、ドライK0クラッチ、および中央モーターアクチュエーターで構成されています。システム全体で25kWから80kWのモーターを統合し、最大250Nmのトルクをクラッチに通します（一方向クラッチを組み合わせると800Nmに増やすことができます）。

このモジュールは、純粋な電気駆動車両の始動と駆動、純粋なエンジン駆動、モーター出力、純粋な電気駆動でのモーター始動エンジン、ブレーキエネルギー回収など、さまざまな運転モードを実装できます。

シェフラーが新しい電気駆動部門を設立

シェフラーは昨年半ば、2018年1月1日から自動車部門の下に独立した電気駆動事業ユニットを設立し、ハイブリッドおよび純粋な電気アプリケーションに関連するすべての製品とシステムソリューションを統合すると発表しました。新しいオペレーション部門はドイツのボーアにあり、シェフラーグループの自動車部門の新しい本社です。

また、同社は電化の予備販売計画を立てており、2020年までに電気自動車事業の総収入の15％以上を生み出すと見込まれている。

2018年1月16日、シェフラーは正式にJochen Schr博士を任命しましたか？ Der）は、シェフラーグループの新しく設立された電気駆動事業部門の責任者です。彼は2018年4月1日から正式に就任します。この役職で、シュローダー博士はシェフラーグループ自動車メインビジネスユニットのCEOであるマディスチンケの直属となります。

シェフラーグループに参加する前は、46歳のシュローダー博士がValeoSiemenseeAutomotiveで働いていました。経営委員会のメンバーとして、彼は主に会社のグローバルな研究開発事業を担当しています。

Schroed博士は、ハンブルクハーバー工科大学で学び、博士号を取得しました。制御工学。彼はBMWに勤務し、さまざまな管理職に就いていました。彼は、システム設計、電気駆動の高度なエンジニアリング開発、および車両のエネルギー管理を担当していました。

2016年の終わりに、BMWで15年間勤務した後、シュローダー博士はCTOとしてValeoSiemenseeAutomotiveに加わりました。

シェフラー電気駆動橋

最近、シェフラーグループは「明日の計画」という新しい戦略目標を発表しました。グループCEOのクラウス・ローゼンフェルドは次のように述べています。「自動車業界は急速な変革を遂げています。市場の変化に追いつくためには、自らの変化を加速する必要があります。その結果、シェフラーグループは純粋な電気自動車ソリューションを変革します。インダストリー4.0とスマートカーデジタルテクノロジー。2020年までにグループの売上の15％を占めるでしょう。」

シェフラーグループは現在、新エネルギー車のドライブシャフトやハイブリッドパワーモジュールなどの製品について、世界中のさまざまな自動車顧客から8つのシリーズの契約を獲得していると理解されています。これらの契約の潜在的な販売額は10億ユーロを超えています。シェフラーグループが中国に研究開発センターを設立し、中国の自動車ブランドのカスタマイズされた供給要件を実施することも注目に値します。

長い間、純粋な電気自動車はモーターとドライブブリッジの組み合わせの形で運転されてきました。この形式は、差動メカニズムを増やす必要があります。ただし、この形式のほとんどは、減速用の減速機の使用にモーター性能が追いつかないことです。これらのメカニズムの役割では、摩擦を克服するために多くのモーターエネルギーが使用されますが、これは電気自動車の使用を助長しません。しかし、これは、従来の車のように、最もシンプルで直接的なレイアウト形式でもあります。

シェフラーには、さまざまな電気駆動ソリューションもあります。 Schefflerは、P2ハイブリッドモジュールに加えて、電気駆動ブリッジも製造しています。同時に、リムモーター技術も開発中ですが、この技術の開発はまだ初期段階です。 EV Centuryによると、プレミアムブランドWEY SUVのVV8モデルは、シェフラーが生産する電気駆動ブリッジを搭載したプラグインハイブリッドモデルを発売する。

シェフラーハブモーター

未来志向のゼロエミッション技術は、シェフラーの開発コンセプトにも位置づけられています。同社はまた、ショーでハブモーター技術である「E-WheelDrive」技術を実演し、モーターをホイール内に配置しました。

ヨーロッパの自動車市場における高出力と高トルクの需要に応えて、シェフラードイツはクラスB以上のモデル用の超高統合ハブモータードライブシステムeWheelDriveを開発しました。このシステムは、内部ローターモーター、パワーエレクトロニクスコンポーネント、コントローラー、ブレーキ、および水冷装置を16インチのリムに配置します。

後輪駆動として、eWheelDrive（ベータ版）は、2013年にリリースされたフォードヨーロッパリサーチアンドアドバンストエンジニアリングセンターと共同開発されたフォードカーニバルホイールドライブ電気試験車で、最大1400NMのピークトルクと88KWの出力を提供できます。

シェフラーは新技術のE-WheelDriveを発表しました。これは実際にはホイールサイドモーターとブレーキの組み合わせです。モーターの全範囲のトルクと速度に大きな要件があります。この技術を採用した電気自動車は、伝達効率が高く、モーターの反動による「運動エネルギー回生」によりブレーキがかかります。内蔵のブレーキドラムは緊急時に使用され、バッテリーは電気を受け入れることができなくなります。

この形式の方がエネルギー効率が高くなりますが、コストに加えて、サスペンションとバネ下質量の取り扱いに影響を与える要因を解決する必要があります。

「未来のモビリティ」戦略の下で、シェフラーグループはハブモータードライブシステムを含む新しいエネルギー技術の開発を主張し続け、将来のドライバーにより多くの可能性を提供します。 eWheelDriveハブモータードライブテクノロジーは、独立したモーターを車の後輪2つに統合し、従来のトランスミッションシステムのエンジンとトランスミッション、および電気自動車で使用されているミッドレンジ発電機に取って代わり、スペースを大幅に節約します。

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