■体裁:B5判、196頁
■発刊:2012/7/26
■ISBNコード:978-4-905507-00-0
■トリケップス

【監修】
高橋 久 静岡理工科大学 大学院 理工学研究科 教授

【執筆者】
高橋 久 静岡理工科大学 大学院 理工学研究科 教授
松井幹彦 東京工芸大学 工学部 電子機械学科 教授
山本真義 島根大学 総合理工学部 電子制御システム工学科 准教授
岩室憲幸 富士電機株式会社 技術開発本部 次世代デバイス開発センター(独立行政法人産業技術総合研究所 出向)
長畦文男 富士電機株式会社 電子デバイス事業本部 技術統括部 EVモジュール二課 課長
内藤祥太郎 元 株式会社日立製作所 EV開発センタ長 主管技師長)
山本健司 静岡理工科大学 理工学部 電気電子工学科 講師
国峯尚樹 株式会社サーマルデザインラボ 代表取締役
神谷有弘 株式会社デンソー 電子技術3部 電子基盤技術開発部 基盤技術企画室 担当部長

【目次】

第1章 総論

1 はじめに

2 車両システム
2.1 HV,PHV,EVの構成
2.2 モータの種類と特徴
2.3 モータ駆動システムの構成

3 インバータ用電源
3.1 バッテリーの種類と特徴
3.2 エネルギー回生とバッテリー
3.3 キャパシタとの併用

4 インバータ供給電圧を制御するコンバータ
4.1 絶縁型と非絶縁型
4.2 降圧コンバータと昇圧コンバータ
4.3 単方向コンバータ
4.4 双方向コンバータ

5 インバータ
5.1 インバータの構成
5.2 設計時に考慮すべきこと
5.3 パワーデバイスとドライブ回路
5.4 ノイズ対策とキャパシタ
5.5 Si-MOSFETとSiC-MOSFETの損失の違い

6 高効率・高性能化のための制御法
6.1 ベクトル制御の基本的な概念
6.2 非干渉制御はなぜ必要か
6.3 弱め界磁のメリット・デメリット

静岡理工科大学 高橋 久

第2章 EV用PMモータ駆動系へのインバータの適用

1 三相PWMインバータの原理とPWM制御
1.1 三相PWMインバータの原理
1.2 各種PWM手法
1.3 SPWMの改良方式
1.4 デッドタイムの出力電圧への影響と補償法
1.5 SVMの原理とSPWM的実現法

2 IPM同期モータの原理と制御モデル
2.1 IPM同期モータの原理と特徴
2.2 数式モデルの導出

3 IPMモータのインバータ制御系
3.1 速度制御系の構成
3.2 非干渉化制御
3.3 各種電流制御方式
3.4 モータパラメータの変動への対処

東京工芸大学 松井幹彦

第3章 ソフトスイッチングインバータとその車載応用

1 車載用インバータ
1.1 車載用パワーコンバータの概要
1.2 パワー駆動ライン部におけるインバータ
1.3 補機類駆動ライン部におけるインバータ
1.4 車載用インバータの問題点

2 ソフトスイッチング技術の基本
2.1 ソフトスイッチングの必要性
2.2 ソフトスイッチング動作原理


3 三相インバータのソフトスイッチング技術
3.1 DCリンク方式
3.2 ACリンク方式
3.3 ARCP方式
3.4 各種方式の性能比較
3.5 ARCP方式の動作原理

4 三相ソフトスイッチングインバータの最新動向
4.1 新しいARCP方式
4.2 従来ARCP方式と新型ARCP方式との相対比較
4.3 新型ARCP方式の将来動向

5 おわりに

島根大学 山本真義

第4章 パワー半導体とその車載インバータへの応用

Ⅰ パワー半導体

1 はじめに
2 最近のパワーデバイスの開発動向
3 Si-MOSFET開発の現状と将来動向
3.1 シリコンMOSFETチップの進展
3.2 スーパージャンクションMOSFETの設計・製造技術

4 Si-IGBTの開発の現状と将来動向
4.1 IGBTチップの進展
4.2 逆導通IGBTならびに逆阻止IGBTの開発

5 ワイドバンドギャップパワーデバイス開発の現状と将来動向
5.1 ワイドバンドギャップ半導体の特徴
5.2 SiC-MOSFETかSiC-IGBTか
5.3 SiC-MOSFETデバイス、プロセスの課題
5.4 GaNデバイスの技術
6 まとめ

独立行政法人産業技術総合研究所 岩室憲幸

Ⅱ 車載インバータへの応用

1 はじめに
2 車載インバータの最新市場動向と取り組み事例
2.1 自動車世界生産台数と法規制動向
2.2 車載インバータの回路方式と取り組み事例

3 パワー半導体の車載インバータへの適用事例
3.1 IGBTモジュールの応用分野と放熱性の改善
3.2 車載インバータ用直接水冷型IGBTモジュール
3.3 直接水冷システムの最適化
3.4 車載インバータ用IGBTモジュールの信頼性設計
3.5 車載インバータ用IGBTモジュールのはんだ品質信頼性

4 車載インバータ用パワー半導体の将来
5 おわりに

富士電機株式会社 長畦文男

第5章 車載用モータ駆動システムとインバータの実際
1 車載用モータ駆動システム
1.1 モータ駆動システムの基本構成
1.2 各種モータ駆動システムの比較
1.3 出力特性
1.5 4象限運転と回生制動

2 車載用インバータのハード構成
2.1 車載用インバータの特長
2.2 小形軽量化推移
2.3 車載用インバータの構造
2.4 HEV/EV用インバータの実例

3 車載用インバータの制御
3.1 制御回路構成
3.2 PWM制御
3.3 PWM制御の損失低減
3.4 昇圧制御

4 車載用モータ駆動システムの安全性及び信頼性
4.1 安全性
4.2 保護制御
4.3 耐環境性と信頼性
4.4 EMCとその対応

元 株式会社日立製作所 内藤祥太郎

第6章 インバータ向けシリアル通信化によるノイズ対策
1 インバータの電力制御部分の分離
1.1 HEV,EVのインバータの設置場所
1.2 制御回路と電力制御部の分離方法
1.3 シリアル通信によるインバータの分離
1.4 試作例
1.5 タイミング誤差について

2 良好なEMCのためのシリアル通信路の設計
2.1 電力供給方法
2.3 ファントム電源供給

静岡理工科大学 山本健司

第7章 車載用インバータの熱設計・熱対策

1 EV/HEVに見るエネルギー変換と発熱
1.1 EV/HEVの発熱源
1.2 車載機器の環境温度

2 熱によって発生する問題
2.1 発熱による機器の障害
2.2 パワーモジュールで発生する典型的な不具合

3 インバータの放熱経路
3.1 チップから外気までの放熱経路
3.2 放熱経路の熱抵抗回路網による表現
3.3 接触熱抵抗
3.4 接触熱抵抗の低減策
3.4.1 TIMの種類と特徴、選択法
3.4.2 サーマルグリース
3.4.3 PCM(フェーズチェンジマテリアル)
3.5 液冷による熱輸送抵抗
3.6 ラジエター(ヒートシンク)の放熱

4 インバータの熱対策と熱設計
4.1 熱対策の分類
4.2 熱伝導抵抗の低減アプローチ
4.3 車載インバータでの放熱能力向上策
4.4 耐熱性の向上と発熱の抑制
4.5 熱設計の手順
4.6 目標熱抵抗

株式会社サーマルデザインラボ 国峯尚樹

第8章 インバータを中心とするカーエレクトロニクス実装技術
1 カーエレクトロニクスの概要
1.1 自動車が取り組むべき課題
1.2 環境
1.3 安全
1.4 快適・利便
1.5 自動車におけるエネルギーマネージメント

2 車載電子製品に求められる要件
2.1 信頼性
2.2 小型軽量化

3 カーエレクトロニクスの実装技術
3.1 システム構成
3.2 半導体デバイス
3.3 センサ製品の実装技術
3.4 ECU製品の実装技術
3.5 アクチュエータ制御製品の実装技術
3.6 プリント配線板に求められる技術

4 車載用小型インバータにおける実装技術
4.1 小型化を実現する放熱設計
4.2 パワーデバイスの設計
4.3 最適な接続材料
4.4 はんだ付け技術
4.4.1 組み付け制御
4.4.2 ボイド低減
4.4.3 寿命設計

5 将来動向
株式会社デンソー 神谷有弘