AUTOMOTIVE WORLD 2012展示最新「EV和HEV」、「輕量化」和「汽車電子」關鍵技術
AUTOMOTIVE WORLD 2012於今年元月18-20日在東京有明國際展覽中心舉辦，除了各領導車廠重量級人物蒞臨現場剪綵外，同時舉行亞洲指標汽車電子展—第四屆日本國際汽車電子技術展(4th CAR-ELE JAPAN)、第三屆電動車與混合動力車驅動系統技術展(3rd EV JAPAN)、第二屆日本國際車體輕量化技術展(2nd Automotive Weight Reduction Expo)等三大展會，特別聚焦汽車電子、電動車和混合動力車、輕量化等三大領域，展現全球汽車產業如何在環保的趨勢下，提升自家產品的競爭力。今年的展會總共匯集了349家廠商參展和21,151名參訪者，規模創下歷年新高記錄。
4th CAR-ELE JAPAN為觀察亞洲汽車電子趨勢的主要展會，自從2009年舉辦以來，該展覽的規模每年都在擴大。今年在CAR-ELE JAPAN展覽現場中展示了各種組件、材料、軟體、製造設備、測試技術等。參展廠商包括飛思卡爾半導體、英飛淩科技、明導國際、三菱電機、松下、瑞薩電子、紅寶石(RUBYCON)、住友電木(SUMITOMO BAKELITE)、TELEMOTIVE、VECTOR、YOKOGAWA METERS & INSTRUMENTS等大廠，為提高燃料效率，許多大廠展示更高效率的引擎和車內系統的電子技術。
3rd EV JAPAN主要展示各種用於電動車和混合動力車的主幹技術，如馬達、變頻器和蓄電池。參展廠商包括YASKAWA ELECTRIC、MEIDENSHA、NIDEC、TAMAGAWA SEIKI、HITACHI和FUJI ELECTRIC等大型公司，展示了專門針對EV & HEV的核心技術如電動機、逆變器和驅動系統。其中值得矚目的是，日本電產公司所推出的無稀土馬達「SR MOTOR」，特別選在這次盛會上首次亮相，儼然成為業界焦點，相信將成為今後電動汽車在拓展上的一大推力。此外，這次展場上特別設置了「電動汽車特別展示區」，除了日系的日產、豐田、三菱等車廠之外，Tesla、賓士、通用等歐美車廠也聚集於此，網羅全球最新的電動汽車、plug-in、HEV車、機車，還有即將進入量產的EV車，獨特的小型EV車等。
除了以電動車和混成動力車外，2nd Automotive Weight Reduction Expo展示以輕量化技術提高燃料效率以及行駛性能，作為實現環保汽車的另一解決方案。展出的產品和技術包括材料、模塑成型/加工技術、加工設備、部件/模組等。展會中，東麗公司在本屆展覽上展示了新款EV概念車，車體係材用碳纖維複合材料(CFRP)製成，比起舊款EV車重量減少1/3，同時二氧化碳排放量亦減少了9%。不同於一般與車廠合作的作品，這台車全由東麗公司自行精心打造，耗費約3億日圓。只有在展場上才有機會能一睹風采。通用汽車、賓士汽車、三菱汽車等知名車廠的EV車當然也不容錯過。還有其他麻雀雖小戰力十足的中小企業或產官學合作成果如Think Together的迷你巴士、韓國製小型EV車、群馬mirco EV車協會的商用汽車等，都聚集在這次展覽會場上!
■ 基調演講鎖定EV、HEV、輕量化、汽車電子、搶攻新興市場的關鍵主題
在AUTOMOTIVE WORLD 2012技術研討會上，豐田(Toyota)、通用汽車(GM)、福斯(VW)、日產(Nissan)、福特(Ford)、本田(Honda)、戴姆勒(Daimler)和博世(Robert Bosch)等全球領先企業將就最熱門的議題闡述各自的最新策略與發展狀況。33位重要貴賓將就業界熱門議題（如電動車和混合動力車、輕量化、次世代資訊學、搶攻新興市場的關鍵等）發表演說。在汽車電子基調演講，分別由豐田汽車控制技術與電子業務管理幹事Mr.Yoshida；福斯汽車執行副總裁兼電子牽引業務主管Mr.Krebs；以及福特汽車全球電氣化總監Ms. Gioia將就「針對次世代汽車的未來汽車電子」發表演講。目前各汽車製造商面臨的最大挑戰就是電動車與混合動力車的開發，在電動車與混合動力車的主題中，將由豐田、日產、通用汽車日本(GM Japan)、本田、博世、日本電產Nidec)等企業，將從市場前景和策略到核心的電動車開發技術，如馬達、逆變器和輔助蓄電池等等。隨著越來越多的精巧型與節能型汽車推出市場，輕量化技術的重要性也日漸凸顯。在AUTOMOTIVE WORLD 2012技術研討會今年推出輕量化技術新主題，演講中將介紹三種不同的輕量化方案，分別是日本住友金屬工業(Sumitomo Metal Industries)的鋼產品、東麗株式會社(Toray Industries)的碳纖維增強複合材料(CFRP)，以及奧迪的多用途材料概念(Multimaterial Concepts)。
■ 東麗TORAY展示輕量化概念車
東麗公司以碳纖維技術打造的輕量化概念車-TEEWAVE AR1，從各部位材料及技術解析圖瞭解引擎蓋及後掀蓋採用熱塑碳纖維及聚丙烯樹脂，以沖壓成形方式製作，製作時間僅1分鐘。
車頭防撞用的潰縮設計採用碳纖維，衝擊吸收性能比鋼板高出3倍，安全性大幅提升。
汽車骨架則採用單艙式車體設計，一體成形，讓零件數量大幅減少至3個，材料為碳纖維，製作方式係利用High cycle轉注成形，僅需10分鐘。
採用熱可塑碳纖維的引擎蓋
碳纖維複合材料防撞用潰縮設計
內裝各處亦可見碳纖維的蹤跡，如舒適的椅套是由人造皮革「Ultrasuede」及碳纖維製成，輕量且不失質感。內裝板則由PEF及碳纖維構成，具高度設計感，質輕且採用環保的生質材料。
其他尖端材料如儀表板則採用自家產品「PICASUS」，是具有金屬光澤且易成形的奈米積層薄膜。方向盤以薄膜加工進行美化，省下塗裝工程，美觀且易成形。腳下的踏墊則是採用生質材料的PLA所製。
■ 東麗東燃機能膜
東麗概念車與一般鋼板製EV車的性能比較，以在行走185公里的比較基準上，東麗概念車在重量上減少36%，電力消耗率提升27%，衝擊能量的吸收量達到2.5倍，車體零件數量更是少到只有3項，係鋼板製EV車體的1/20。
東麗東燃機能膜，係東麗與東燃General石油公司，結合雙方的技術，於2010年建立合資公司進行推動的事業。展出產品SETELA更從1991年就受到SONY的採用，具有細緻的網狀組織，孔徑分布極小，高機械強度。溫度達130℃以上孔隙便會快速關閉，防止爆炸。即使融解仍保有黏度，可防止正負極的直接接觸。
這次展場上特別設置了「電動汽車特別展示區」，除了日系的日產、豐田、三菱等車廠之外，Tesla、賓士、通用等歐美車廠也聚集於此，網羅全球最新的電動汽車、plug-in、HEV車、機車，還有即將進入量產的EV車，獨特的小型EV車等。對展會上所展出之豐田合成改造的EV、豐田汽車的PRIUS PHV、Thinking Together的電動公車、Tesla的電動跑車等實體車型與規格資料有興趣者，可參考展場現場快照。
■ 住友Bakelite展示車用基板薄膜材料
住友Bakelite公司這次展出許多車用材料，其中特別是名為SUMILITE TTR的薄膜，這款薄膜可作為基板用材料，特色係外表的透明度及低膨脹係數，實現舊有透明薄膜未能具備的可撓性，係一種受熱製程中縮水變化小、且具有透明—光學等向性的新款薄膜。相較於玻璃，該產品不易破裂，質輕且薄。
右上方黑色邊框的薄板為防指紋硬殼PC板 Finelite ECF100EW系列
■ 京瓷展示最新成形技術及封裝材料
京瓷這次展出的是自家最新成形技術及多種新型封裝材料。目前尚在研發中的E-LIM成形系統，係一種利用液態環氧樹脂進行射出成形的無包裝封裝技術。可用於變壓器、電容器、二次電池等各種電子產品的封裝以及各種電子零件的模組化。這項新技術有三項特色，(1)封裝處理時不需要包裝或包覆材料，減少材料成本。(2)利用低黏度樹脂進行封裝，減低內部元件的損傷。(3)適用溫度廣泛，從80℃到160℃。預計2013年正式上市。
京瓷利用液態環氧樹脂進行射出成形的無包裝封裝技術
在封裝材料方面，京瓷推出高玻璃轉移溫度環氧樹脂封裝材料，這款材料的特色是對於高玻璃轉移溫度(Tg)的極高耐熱性、收縮的安定性以及不使用難燃劑。適用於大型封裝，具有高流動性及窄部填充的優點。高度耐熱，因此可承受高玻璃轉移溫度。 片面封裝時具有低收縮、高Tg機能，不易造成彎曲。高熱散放，具有高熱傳導性能。
高玻璃轉移溫度環氧樹脂封裝材料特性
另一是車用環氧樹脂封裝材料，適用於車用半導體的封裝材料，其特色是具有極佳的耐高溫放置性，足以承受回流焊性的高密著力，且不使用難燃劑。適用於汽車機械的半導體封裝以及電子機械的半導體封裝等。研發小組將之與舊有產品及使用難燃劑產品，藉由高溫放置測試進行了比較，實驗結果顯示，該產品通過了400小時200℃的耐熱試驗。
車用環氧樹脂封裝材料高溫試驗結果與特性
另一新型的封裝材是一可融化封裝/接著薄片，開發構想來自於烤吐司時的配料--起司片，係以融化的方式所研發出來的封裝/接著材料，採用熱硬化型環氧樹脂，Dry System亦可使用。特色是不需經過加壓即可保護或固定產品。作業上相當方便，不像液狀樹脂在塗裝時會有溢出、飛濺、拉絲等情形。加工時只要覆蓋於需要的部分，成品厚度均一。且薄片相當便於加工作業。這項技術適用於模組零件、電路等的封裝或接著。可局部保護已組裝完成的基版，具有遮蔽零件及防止分解的效果。適用材料相當廣泛，從玻璃不織布到薄膜等基材都可使用。
易於加工作業的融化封裝/接著薄片
易於加工作業的融化封裝/接著薄片
■ 電動車、混合動力車充電器
隨著各大車廠積極推出各種電動車和混合動力車款，與車用直接相關的充電器也應運而生。展會上各式各樣講求方便輕巧的電動車充電器將會場點綴得多采多姿。松下電工在4th CAR-ELE JAPAN展會上推出電動汽車（EV）和插電式混合動力車（PHV）的充電設備，新產品稱為「ELSEEV」。下圖為ELSEEV系列所運用的相關技術解說圖，松下為強化產品線共推出兩型，一型可用於公共場所，能夠同時為多輛車充電；另一款為可自動控制電流防止跳電的住宅用充電器。
Panasonic EV充電器的應用概念
日立集團這次展示了名為「enetus」的充電站，分標準款及超薄款EV、PHV充電座。其中，標準款充電座建議設於停車場店面及公共設施，機體高度為110公分，適用於各種身高，且操作面板採用30度的傾斜設計，符合人類的目視角度。充電插頭及電線可收納於機體中，並具備可自設的節電系統，充飽即自動斷電。若是多輛汽車同時充電時，也會自動監控電力供應情況，以防超過負荷。防塵防水且防漏電，採用ID認證的保全系統，透過連線可藉由電腦進行遠端操作。價格方面，標準款為42萬日元、63萬日元，超薄款為29.4萬日元。
日立 標準款EV、PHV車充電座設備及應用
日立超薄款EV、PHV車充電座強調家用或小型住宅方便使用
另外，日立電線所研發的全球最小HV•EV用電源線束（cable）的連接器，體積比舊有產品減少40％。減少體積的關鍵在於公、母端子的平切設計，不同於以往一個端子對一個彈簧的構造，新款的連接器只用了一個彈簧來施加面壓於數個端子。再者，連接器經過設計，連接方式簡便又不易鬆脫，插入時不需費力。接上電纜後彈簧便會施加力道讓電線連接得更加穩固，因此具有相當的耐震動性能，即使是震幅不小的汽車也能保持穩定運作。
全球最小的HV/EV電源線束小型連接器
nichicon公司先後與三菱及日產等汽車公司共同研發EV電池充電器，繼承之前的經驗，再度研發出CHAdeMO規格中全球最小最輕的急速充電器。這台充電器的輸出功率為50kW，重量為220公斤，與舊有產品相比減少了60％的空間及50%的重量。對於使用者來說，設置費用也會隨之大幅降低。
nichicon 全球最小最輕的急速充電器
HASETEC公司這次展出的是可供兩台車同時進行充電的急速充電器，輸出功率為50kW，充電10~20分鐘可行走約60公里，30分鐘可行走120公里。
HASETEC 雙車同時急速充電器
■ CHEMI-CON展示第三代電雙層電容器
電容器係目前最火紅最受期待的蓄電產品，CHEMI-CON公司展出第三代電雙層電容器（capacitor） 「DLCAP」，新產品在耐熱性上有了大幅的進步，今年內將與MAZDA汽車合作，正式付諸實用化，成為業界第一個採用此款電容器的車廠。電雙層電容器「DLCAP」的原理係利用煞車時所產生的運動能量轉換成電力，短時間內儲存，然後供應給車內再次利用。可省下10％的燃料費。第三代產品經過改良，內部抵抗僅0.8mΩ，可有效抑制發熱狀況，提升電力的流暢度，最高適用溫度約70℃，即使著火也不會產生有毒氣體。cell並列數量也只需上一代的一半，有助於降低模組成本，用途更廣。冷卻系統也可以更小，並透過模組連接，提高產品的耐振性能。
CHEMI-CON公司具低阻抗的第三代電氣雙層電容器「DLCAP」
■ 產學合作 次世代電容器之研發
展會上除了一般製造商外，日本的研究體系也參與盛會。由東京農工大學與K&W公司合作研發的奈米結晶鋰鈦氧化物(LTO)及碳奈米結晶(CNF)複合材料的介紹。CNF複合材料係5-20nm的奈米結晶，對於高導電性CNF有高分散、附著性，並且有高度的循環安定性。LTO則有高離子接觸性。研發人員利用nc-LTO/CNF作為負極，製成奈米混成電容器，產品的能量密度達30Wh L-1等級，係舊有活性碳電容器的3倍。輸出性能達6kW kg-1，與舊有活性碳電容器相當。安全性極高，負極電位為1.55V，不會有電解液分解或鋰離子析出的情況產生。
奈米結晶鋰鈦氧化物(LTO)及碳奈米結晶(CNF)複合材料
下圖是由NEDO委託AIST及AEON研發的奈米碳管電容器。研究人員利用Super-Growth法合成單層奈米碳管(SG-SWCNT) 。成品的高比表面積為1100m2 g-1，超長尺寸:2.5mm，並達到99.98%的超高純度。正、負極使用SG-SWCNT的電雙層電容器具備以下優點：使用無黏著、接著劑的電極，有助於提升電容器之壽命。 10kW kg-1等級的超高輸出機能，係舊有活性碳電容器的2.5倍。 3.5V的高耐電壓，較舊有活性碳電容器頂多2.5V的耐電壓值高出許多。
■ 鋰離子電池用奈米結晶材料
東京農工大學與K&W公司產學合作，共同開發新的電池材料--鋰離子電池用奈米結晶材料。這種新材料係透過革命性的電極材料製程，達到奈米混成技術，研發出高機能鋰離子電池負極材料SnOx／中空碳管及高機能鋰離子電池正極材料LiFePO4／中空碳管。SnOx具有高循環安定性及高容量，容量上係舊有負極材(石墨烯)的兩倍。LiFePO4則具有極高的輸出功率，一分鐘的充放電功率為60C，容量上亦是既有的兩倍。
鋰離子電池用奈米結晶材料
作者：材料世界網 編輯室