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EV・HEV (モータ/インバータ/バッテリー/電子機器) の高電圧絶縁の基礎と評価方法

EV・HEV (モータ/インバータ/バッテリー/電子機器) の高電圧絶縁の基礎と評価方法

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概要

本セミナーでは、モータ巻線、パワーモジュールの基板材料と封止材、モータとパワーコントロールユニット (PCU) 等のバスバー、バッテリーパッケージ等に関して、樹脂材料と絶縁技術の基礎から解説し、原理から理解することで、絶縁設計と評価法を習得していただきます。

開催日

  • 2024年7月25日(木) 10時30分 ～ 16時30分

プログラム

　脱炭素に向けた世界的な潮流の中、幅広い産業分野において電動化が進められている。モビリティ分野では電気自動車 (EV) の市場競争が過熱しており、電動化航空機や空飛ぶクルマの研究開発も加速している。xEV車載の駆動モータ、インバータ、バッテリー、電子機器などの各構成要素部品において、高パワー・軽量化、高効率化に向けて高電圧化と高周波化が進んでいる。高速充電のためにバッテリーが高電圧化され、今やモータの駆動電圧が800V以上にもなって来ている。そのため、熱と電気絶縁の問題がより厳しくなり、その対策とマネジメント、品質評価法が最も重要な技術となっている。熱の上昇は絶縁性能を著しく低下させ、インバータサージによる部分放電や沿面放電が発生し易くなる。絶縁弱点箇所や放電メカニズムを十分理解をした上で各種樹脂材料の開発と適用がポイントである。
　本講演では、モータ巻線、パワーモジュールの基板材料と封止材、モータとパワーコントロールユニット (PCU) 等のバスバー、バッテリーパッケージ、等々に関して、樹脂材料と絶縁技術の基礎から徹底解説し、原理から理解することで、それらの設計と評価法を習得することを目的としている。

  1. 電動化モビリティの高電圧絶縁技術動向と課題
    1. EV/HEV用車載モータの小型軽量化、高電圧化に向けた技術動向
    2. 巻線、パワーモジュール、回路基板、バッテリーの熱・絶縁技術動向
    3. 樹脂材料の高耐熱性、高熱伝導化に向けた技術開発動向
  2. 高電圧絶縁技術の基礎 – 放電現象の発生と材料の劣化メカニズム
    1. 絶縁破壊につながる部分放電、沿面放電とは何か?
      • わからないからと放っておかない
    2. 高電圧化、高温化、高周波化すると部分放電 (PD) が発生するのはなぜか?
    3. 使用環境 (温度、湿度、気圧) で大きく変化する部分放電発生メカニズム
    4. どこでPD発生するのか?
      • 絶縁の弱点部位を重点対策
    5. 樹脂材料の熱的および電気的劣化メカニズム
      • 熱劣化が絶縁破壊を引き起こす
    6. インパルス電圧波形によるPD発生と絶縁評価試験の必要性
      • 交流との違い
    7. 絶縁破壊電圧よりPDが発生する電圧 (PDIV) を知ることが重要
      • 樹脂材料の電気的特性としてPDIV評価は必須
    8. PDIVを計測すると大きくばらつくのはなぜか?
      • PD発生有無を正確に見極める
    9. PD発生をどのように予測するのか?
      • 絶縁設計に必須事項
    10. 車載の各要素部品で絶縁トラブルを起こさないポイントは何か?
  3. 部分放電の計測方法と電源・計測器
    1. AC試験器とインパルス試験器との違い
    2. インパルスPD計測の難しさは何か?
    3. インパルス電源、各種PDセンサーと計測信号波形例
    4. 印加電圧波形とPD特性との関連性
      • 立ち上がり時間
      • パルス幅
      • 周波数
    5. PDIV計測に影響を及ぼすセンサー感度、ノイズレベル、閾値
    6. インパルス電圧の印加方法、計測データ収集と処理方法
    7. 恒温恒湿槽を使った高温環境下でのPDIV計測の注意点
  4. 駆動モータのインパルス絶縁評価試験の具体例とポイント
    1. インバータ駆動モータのインパルス絶縁評価試験
    2. モータ内部におけるサージ電圧の伝搬特性
    3. インパルス試験電圧波形とモータ結線方法
    4. 国際規格 (IEC) 試験方法 – その課題点を理解し、自社内で試験する
    5. 様々なインパルス電圧波形に対するPDIV特性
    6. PDIV特性の周囲環境依存性
    7. 各コイルの分担電圧とPD発生箇所の推定
    8. ターン間、対地間と相間の各評価試験で発生するPD形態の違い
    9. 実機でPDを発生させないためのポイント
  5. EVの各要素部品の熱・絶縁対策のポイントと評価方法
    1. 平角巻線 (厚膜化、低誘電率化) のPDIV計測と寿命試験
    2. 高温条件での樹脂フィルムのPDIV温度特性の評価試験
    3. ナノコンポジット絶縁材料の熱伝導性と耐サージ特性
    4. 回路基板 (有機、無機材料) の絶縁、PDIVの高周波特性
    5. サーマル界面材料 (TIM) の絶縁
    6. バッテリーのパッケージ絶縁
    7. PCUバスバーの熱と絶縁対策
  6. まとめと今後の課題
  7. 質疑応答
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講師

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主催

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