トリケップス技術図書 WS.266
～EV・HEVに向けた～車載用インバータ
刊行日：2012年7月26日、価格：54,780円（税込）
体裁：B5判、196頁
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 |
第1章 総論
1 はじめに
2 車両システム
HV，PHV，EVの構成 / モータの種類と特徴 / モータ駆動システムの構成
3 インバータ用電源
バッテリーの種類と特徴 / エネルギー回生とバッテリー / 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
絶縁型と非絶縁型 / 降圧コンバータと昇圧コンバータ / 単方向コンバータ / 双方向コンバータ
5 インバータ
インバータの構成 / 設計時に考慮すべきこと / パワーデバイスとドライブ回路 / ノイズ対策とキャパシタ / 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
ベクトル制御の基本的な概念 / 非干渉制御はなぜ必要か / 弱め界磁のメリット・デメリット
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
三相PWMインバータの原理 / 各種PWM手法 / SPWMの改良方式 / デッドタイムの出力電圧への影響と補償法 / 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
IPM同期モータの原理と特徴 / 数式モデルの導出
3 IPMモータのインバータ制御系
速度制御系の構成 / 非干渉化制御 / 各種電流制御方式 / モータパラメータの変動への対処
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
車載用パワーコンバータの概要 / パワー駆動ライン部におけるインバータ / 補機類駆動ライン部におけるインバータ / 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
ソフトスイッチングの必要性 / 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
DCリンク方式 / ACリンク方式 / ARCP方式 / 各種方式の性能比較 / 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
新しいARCP方式 / 従来ARCP方式と新型ARCP方式との相対比較 / 新型ARCP方式の将来動向
5 おわりに
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
シリコンMOSFETチップの進展 / 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
IGBTチップの進展 / 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
ワイドバンドギャップ半導体の特徴 / SiC-MOSFETかSiC-IGBTか / SiC-MOSFETデバイス、プロセスの課題 / GaNデバイスの技術
6 まとめ
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
自動車世界生産台数と法規制動向 / 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
IGBTモジュールの応用分野と放熱性の改善 / 車載インバータ用直接水冷型IGBTモジュール / 直接水冷システムの最適化 / 車載インバータ用IGBTモジュールの信頼性設計 / 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
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
モータ駆動システムの基本構成 / 各種モータ駆動システムの比較 / 出力特性 / 最大出力と電源電圧 / 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
車載用インバータの特長 / 小形軽量化推移 / 車載用インバータの構造 / HEV/EV用インバータの実例
3 車載用インバータの制御
制御回路構成 / PWM制御 / PWM制御の損失低減 / 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
安全性 / 保護制御 / 耐環境性と信頼性 / EMCとその対応
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
HEV,EVのインバータの設置場所 / 制御回路と電力制御部の分離方法 / シリアル通信によるインバータの分離 / 試作例 / 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
電力供給方法 / ファントム電源供給
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
EV/HEVの発熱源 / 車載機器の環境温度
2 熱によって発生する問題
発熱による機器の障害 / 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
チップから外気までの放熱経路 / 放熱経路の熱抵抗回路網による表現 / 接触熱抵抗 / 接触熱抵抗の低減策 / 液冷による熱輸送抵抗 / 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
熱対策の分類 / 熱伝導抵抗の低減アプローチ / 車載インバータでの放熱能力向上策 / 耐熱性の向上と発熱の抑制 / 熱設計の手順 / 目標熱抵抗
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
自動車が取り組むべき課題 / 環境 / 安全 / 快適･利便 / 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
信頼性 / 小型軽量化
3 カーエレクトロニクスの実装技術
システム構成 / 半導体デバイス / センサ製品の実装技術 / ECU製品の実装技術 / アクチュエータ制御製品の実装技術 / 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
小型化を実現する放熱設計 / パワーデバイスの設計 / 最適な接続材料 / はんだ付け技術
5 将来動向
 
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