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EV・HEV向け電子部品、電装品開発とその最新事例

EV・HEV向け電子部品、電装品開発とその最新事例

目次

第1章 EV・HEVパワートレーンの開発と今後の展望

第1節 電動車両の動向と求められる技術
  • 1.電動車両の動向
    • 1.1 世界のマーケット動向
    • 1.2 新エネルギー車の動向
    • 1.3 各国の動向および法規制
    • 1.4 シェアリングエコノミーの増加
    • 1.5 MaaS (Mobility as a Service) の登場
  • 2.求められる技術
    • 2.1 バッテリー
    • 2.2 パワーエレクトロニクス
    • 2.3 自動運転車
  • 3.おわりに
第2節 e-POWERに向けた「発電機用エンジン」、「ギヤボックス」開発の取り組み
  • 1.開発の狙い
    • 1.1 e-POWERについて
      • 1.1.1 e-POWERシステムの概要
      • 1.1.2 e-POWERシステムの性能
    • 1.2 e-POWER用のエンジンとギヤボックス
  • 2.発電機用エンジンの開発
    • 2.1 エンジン開発の狙い
      • 2.1.1 エンジンの選定
    • 2.2 エンジンの主要諸元
    • 2.3 エンジンの特徴及び主要採用技術
      • 2.3.1 e-POWER用エンジンの使われ方
      • 2.3.2 エンジンの燃費性能
      • 2.3.3 排気性能
      • 2.3.4 エンジン制御
  • 3.発電機用ギヤボックスの開発
    • 3.1 ギヤボックス開発の狙い
    • 3.2 ギヤボックスの歯車諸元
    • 3.3 ギヤボックスの概要
      • 3.3.1 コンパクトな全体構造
      • 3.3.2 高静粛性を実現する音振設計
      • 3.3.3 最適な潤滑設計による低フリクション化
  • 4.まとめ
    • 4.1 e-POWER用エンジン
    • 4.2 e-POWER用ギヤボックス
第3節 48Vブースト回生システムの開発と燃費改善効果

  • 1.48Vシステムの動向と位置づけ
  • 1.1 世界のCO2規制の動向
  • 1.2 パワートレインの電動システム
  • 1.3 48Vシステムと14Vシステムの比較
  • 1.4 48Vシステムの将来台数予測
  • 1.5 48Vシステムの機能と効果
  • 1.6 48Vシステムのそのほかの領域での動向
  • 2.48Vシステムの概要
  • 2.1 48Vシステムの構成 (トポロジー)
  • 2.2 48Vシステムのコンポーネント
  • 2.3 主な48Vシステム
  • 2.4 48Vシステムの将来動向
  • 3.48Vシステムの効果
  • 3.1 CO2 (燃費) 改善効果
  • 3.2 動力性能改善効果
  • 3.3 ディーゼルエンジンにおける排気改善効果
  • 3.4 回生ブレーキシステムとその効果

第4節 バスの電動化、日本、中国、欧州の状況から見える可能性と課題
  • 1.バスの電動化の動き、日本および海外の状況
  • 2.断突急進展中の中国の電動バスについて
  • 3.EVバスに車載されている蓄電池と充電方式、日本・中国・欧州の比較
  • 4.バスの電動化は、バスの実用性を損なうのか、解決策はあるか
    • 4.1 車載蓄電池容量、充電方式の違いとEVバス仕様の関係
    • 4.2 電動化とバスの定員増減の関係
    • 4.3 EVバスのエネルギ効率と蓄電池、充電方式の関係
  • 5.バスの電動化の未来を左右する重要な要件、経済性とCO2削減の可能性について
    • 5.1 蓄電池のライフサイクルコストが電動バスの経済性を左右する
    • 5.2 CO2排出削減効果では、エンジンの効率改善見通しよりも電動化の方が優れるのか

第2章 半導体実装部材の車載環境 (高温・高電圧・振動環境) へ向けた開発

第1節 SiCパワーデバイス用高放熱、高電流対応GTMS気密パッケージの開発
  • 1.気密端子の基本的構造と課題
    • 1.1 整合封止型気密端子 (マッチングシール)
    • 1.2 気密端子の課題
  • 2.銅材を用いた気密端子
    • 2.1 銅材を用いた気密端子の特性
    • 2.2 今後の展開
  • 3.その他の高機能気密端子
    • 3.1 高耐熱対応気密端子
    • 3.2 GTAS (ガラスとアルミニウムによる封止)
    • 3.3 PFW (Press Fit Weldingの略称)
第2節 パワーデバイスパッケージの放熱性能評価技術
  • 1.過渡熱測定による放熱特性評価
  • 2.熱抵抗と熱容量
  • 3.構造関数
  • 4.過渡熱測定の測定手順
  • 5.故障解析への応用
  • 6.熱流体解析と過渡熱測定の組み合わせによる詳細解析
第3節 車載対応基板材料の開発とはんだクラック抑制技術
  • 1.車載基板におけるはんだクラックの現状
  • 2.車載基板におけるはんだクラック問題の基板材料からの対策手法
  • 3.低弾性プリプレグのはんだクラック抑制効果確認-シミュレーション解析
  • 4.低弾性プリプレグの設計コンセプト及び特性
    • 4.1 低弾性プリプレグの設計コンセプト
    • 4.2 低弾性プリプレグのはんだクラック抑制効果確認-チップ部品実装基板
    • 4.3 低弾性プリプレグの耐熱性およびスルーホール信頼性
  • 5.今後の展開
    • 5.1 BGA実装基板での低弾性プリプレグのはんだクラック抑制効果確認-シミュレーション解析
    • 5.2 BGA実装基板での低弾性プリプレグのはんだクラック抑制効果確認
第4節 車載パワーデバイス向けセラミックス基板の開発
  • 1.パワーモジュールにおけるセラミックス基板
  • 2.セラミックス基板の高信頼性化
  • 3.セラミックス基板の高放熱化
第5節 車載パワー半導体向け高耐熱封止材料の開発
  • 1.次世代パワー半導体向け封止材料の開発コンセプト
    • 1.1 半導体封止材料の高耐熱化
      • 1.1.1 高温処理時の重量減少挙動
      • 1.1.2 高温処理時の絶縁性挙動
    • 1.2 半導体封止材料の高絶縁化
      • 1.2.1 HTRB (High Temperature Reverse Bias : 高温逆バイアス) 耐性の向上
      • 1.2.2 CTI (Comparative Tracking Index : 耐トラッキング指数) 特性の向上
    • 1.3 半導体封止材料の耐温度サイクル性向上
  • 2.半導体封止材料の高耐熱化技術
第6節 EV、ハイブリッド自動車用IGBTに向けたヒートシンク技術
  • 1.ヒートシンクの必要特性
  • 2.IGBTの実装方法とヒートシンク
    • 2.1 大型ヒートシンク構造 (ヒートスプレッダー)
    • 2.2 小型ヒートシンク構造 (熱応力緩衝板)
  • 3.ヒートシンクの種類と特徴
    • 3.1 Moヒートシンク
    • 3.2 Cu-Moヒートシンク
    • 3.3 Cu/Cu-Mo/Cu積層材
    • 3.4 Mg-SiCヒートシンク
    • 3.5 信頼性試験
第7節 車載用SiCパワー半導体の冷却技術 (相変化現象を応用した浸漬冷却技術へ向けて)
  • 1.高発熱密度環境における熱抵抗の顕在化
  • 2.相変化を用いた高発熱密度車載用インバータの浸漬冷却
    • 2.1 ロータス型ポーラス銅を用いた沸騰浸漬冷却技術
    • 2.2 気泡微細化沸騰を用いた沸騰浸漬冷却技術
    • 2.3 沸騰浸漬冷却の課題
第8節 車載環境におけるCuワイヤボンディング技術
  • 1.課題
  • 2.Cuワイヤボンディングの硫化腐食
    • 2.1 硫化腐食の現象とメカニズム
  • 3.Alパッドクラック
    • 3.1 Alパッドクラックの現象とメカニズム
    • 3.2 Alパッドクラックの評価と解決方法
      • 3.2.1 パッケージ反り量の設計
      • 3.2.2 ワイヤボンディング位置の設計
第9節 金、銅ワイヤボンディングの信頼性評価
  • 1.実験方法
    • 1.1 試験品
    • 1.2 ストレス試験
    • 1.3 合強度測定
    • 1.4 接合界面の断面観察
  • 2.結果および考察
    • 2.1 せん断強度
第10節 パワーモジュール対応鉛フリーはんだ接合技術
  • 1.高耐熱はんだ
  • 2.パワーサイクル試験における破壊モード
  • 3.添加元素によるはんだ変形能向上
  • 4.添加元素による信頼性向上
第11節 Cuナノ粒子接合のパワーサイクル信頼性の評価
  • 1.評価に用いる試料の構造
  • 2.接合材料の作製
  • 3.熱特性
  • 4.パワーサイクル信頼性
  • 5.接合部のヤング率の測定とパワーサイクル信頼性との関係

第3章 車載半導体の開発と小型・高耐熱化技術

第1節 SiCを中心としたパワーデバイスの高耐熱実装技術
  • 1.現状の実装技術と高温耐熱実装技術の課題
    • 1.1 ワイヤーボンディング
    • 1.2 ダイボンディング
  • 2.高温耐熱接合技術
    • 2.1 超音波接合
    • 2.2 融点金属と高融点金属の層状材料の拡散による接合
    • 2.3 ナノサイズ金属粒子による低温接合
    • 2.4 マイクロメッキ接合
  • 3.新たな高温耐熱接合技術の提案
    • 3.1 ナノNi粒子による高温耐熱接続 (NNPB)
    • 3.2 Niマイクロメッキ接続 (NMPB)
    • 3.3 実チップでの動作確認
    • 3.4 SiCモジュール化へのNMPBの適用
第2節 縦型GaNパワーデバイスの開発動向と将来展望
  • 1.縦型GaNパワーデバイスの開発動向
    • 1.1 PN接合ダイオード
    • 1.2 ショットキーバリアダイオード
    • 1.3 トランジスタ
  • 2.高耐圧・大電流動作縦型GaNデバイス技術
    • 2.1 縦型GaN SBD
    • 2.2 縦型GaNトレンチMOSFET
      • 2.2.1 高耐圧化技術
      • 2.2.2 低オン抵抗化技術
      • 2.2.3 大電流動作実証
  • 3.課題と将来展望
第3節 次世代パワー半導体のモジュール技術
  • 1.次世代パワー半導体モジュール技術の特徴
  • 2.高機能化のための要素技術
    • 2.1 RC-IGBTチップ設計技術
    • 2.2 RC-IGBTの保護技術
    • 2.3 低インダクタンス化技術
    • 2.4 高放熱性能を実現する冷却技術
    • 2.5 RC-IGBTの放熱特性

第4章 車載電子部品の開発事例と信頼性向上

第1節 車載環境に対応したセラミックコンデンサの開発
  • 1.MLCCによるソリューション提案
    • 1.1 最適な車載品質グレード
    • 1.2 ショートリスク低減MLCC
      • 1.2.1 機械ストレスのよるクラック発生メカニズム
      • 1.2.2 樹脂電極仕様MLCCによるクラック低減
    • 1.3 高温対応MLCC
      • 1.3.1 Agマイグレーション発生のメカニズム
      • 1.3.2 導電性接着剤対応MLCCによる電極腐食とマイグレーションの低減
    • 1.4 鳴き対策金属端子付MLCC
      • 1.4.1 鳴きのメカニズム
      • 1.4.2 金属端子付きMLCCによる音鳴き低減
    • 1.5 結露対策撥水MLCC
      • 1.5.1 結露によるイオンマイグレーション発生のメカニズム
    • 1.6 低ESL構造のMLCC
      • 1.6.1 高性能プロセッサの動作安定化
第2節 車載用アルミ電解コンデンサの開発
  • 1.導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ
  • 2.ハイブリッド型コンデンサの歴史
    • 2.1 素子内重合型ハイブリッドコンデンサ
    • 2.2 素子内重合型ハイブリッドコンデンサ
    • 2.3 分散液型ハイブリッドコンデンサ
    • 2.4 導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサの製造工程
  • 3.電解質の材料性能
    • 3.1 製品特性
    • 3.2 低ESR化
    • 3.3 高耐電圧、低漏れ電流化
    • 3.4 高信頼性化
  • 4.各種コンデンサの特徴
  • 5.導電性高分子ハイブリッドアルミコンデンサの構造
    • 5.1 アルミ電解コンデンサの形状
    • 5.2 アルミ電解コンデンサの基本構造
    • 5.3 電解質
  • 6.故障モードのイメージ図
  • 7.導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサの用途
  • 8.コンデンサへの更なる要求特性と対策
    • 8.1 高耐圧化
    • 8.2 低漏れ電流化
    • 8.3 低ESR化
    • 8.4 高温度化
    • 8.5 高信頼性化
第3節 HEV・EV用フィルムコンデンサの仕様推定と今後の展望
  • 1.従来のコンデンサ仕様
    • 1.1 コンデンサへの要求
    • 1.2 フィルムコンデンサの要素技術
  • 2.HEV・EV用フィルムコンデンサの仕様推定 (重点要求)
第4節 車載用高速伝送コネクタ・ハーネスの開発
  • 1.車載機器で使用される高速インターフェースについて
    • 1.1 車載用高速インターフェースには相互接続性を担保する為の規格や認証制度がない
    • 1.2 車載用高速インターフェースが抱える課題
  • 2.高速信号伝送用車載コネクタ・ハーネスについて
    • 2.1 車載用コネクタについて
    • 2.2 車載用高速インターフェースの課題解決に向けて
  • 3.車載用高速伝送コネクタ・ハーネスの開発・選定のポイント
    • 3.1 開発にあたって
    • 3.2 差動と同軸の違い
    • 3.3 基板実装用コネクタ
    • 3.4 中継コネクタ
    • 3.5 モジュール用コネクタ (カメラコネクタ)
    • 3.6 ハーネス (ケーブルアッセンブリ)
  • 4.高速伝送用コネクタ・ハーネスの比較
  • 5.高速伝送用車載コネクタ・ハーネスメーカーの役割
第5節 車載向けパワーインダクタの開発
  • 1.フェライト系パワーインダクタの開発
  • 2.メタル系パワーインダクタの開発
  • 3.車載パワーインダクタの小型化展開
第6節 自動車部品の防水技術の現状と設計、防水規格と試験について
  • 1.自動車部品の防水規格
    • 1.1 自動車部品の防水基準 (JIS D 0203)
    • 1.2 ワイヤハーネスコネクタ試験方法
  • 2.塩水噴霧試験
    • 2.1 試験方法 (JIS Z 2371)
    • 2.2 装置の検証
  • 3.自動車のECUの加速試験
    • 3.1 耐環境試験
    • 3.2 電磁環境適合性 (EMC) 試験
  • 4.自動車機器の環境・安全・情報
    • 4.1 環境・安全・情報システムの概要
    • 4.2 車両環境の概要
  • 5.車載カメラの防水
    • 5.1 リアビューカメラ
    • 5.2 車載カメラ映像の表示機
    • 5.3 車両の軌跡予想線の重畳
    • 5.4 車載カメラの今後の展開
  • 6.自動車電装部品の防水例
    • 6.1 エンジン制御ECU
    • 6.2 防水コネクタ
    • 6.3 エンジン/トランスミッション用ECU (三菱電機)
    • 6.4 ECUの将来動向
    • 6.5 車載ミリ波レーダー・準ミリ波レーダー例
第7節 インバータサージによる高分子絶縁材料の絶縁破壊メカニズムと対策
  • 1.絶縁破壊機構
    • 1.1 気体の絶縁破壊機構
      • 1.1.1 気体の電圧—電流特性
      • 1.1.2 タウンゼント理論とストリーマ理論
      • 1.1.3 パッシェンの法則
    • 1.2 固体の絶縁破壊機構
    • 1.3 気体/固体複合絶縁系における絶縁破壊機構
    • 1.4 インバータサージ電圧下における絶縁破壊メカニズム
      • 1.4.1 ツイストペアにおける部分放電会電圧の推定と絶縁破壊機構
      • 1.4.2 インバータサージ電圧下における沿面放電特性
    • 1.5 絶縁対策
第8節 ナノコンポジット絶縁材料の設計技術
  • 1.ナノ・マイクロコンポジットの作製方法
  • 2.ナノ・マイクロコンポジットの熱伝導率
  • 3.ナノ・マイクロコンポジットの電気絶縁性
    • 3.1 絶縁破壊強度
    • 3.2 耐部分放電性
    • 3.3 耐電気トリー性
  • 4.フィラー配向とナノコンポジットのハイブリッド
    • 4.1 フィラー電界配向制御
    • 4.2 フィラー配向におけるナノコンポジットの効果

第5章 自動車用モータの開発と制御技術

第1節 変速機付きインホイールモータの開発と小型、軽量化
  • 1.電気自動車における変速機の役割
  • 2.変速機の構造
  • 3.変速機付きインホイールモータの試作
  • 4.変速機付きインホイールモータの性能確認
  • 5.更なる小型化
第2節 EV,HEV駆動に向けた非対称回転子構造を有する省レアアースモータの設計
  • 1.非対称磁極構造によるトルク向上原理
  • 2.モータの形状と諸元
  • 3.モータ特性の比較
    • 3.1 ギャップ磁束密度
    • 3.2 トルク特性
第3節 EVモータ体系における内部の熱流動解析と放熱手法の検討
  • 1.EVモータ内部の流れの可視化実験
  • 2.EVモータ内部の3次元熱流動解析
  • 3.熱回路網を用いたEVモータの温度分布予測手法
第4節 高出力IPMモータへ向けた回転子の構造設計技術
  • 1.トポロジー最適化手法
    • 1.1 トポロジー最適化とは
    • 1.2 遺伝的アルゴリズム
    • 1.3 クラスターとクリーニング法
  • 2.提案手法による設計例
    • 2.1 トポロジー最適化による設計
    • 2.2 製作容易さを考慮した回転子の最適設計
  • 3.試作機の特性
    • 3.1 磁界,トルクのシミュレーション
    • 3.2 起電力,トルクの測定
第5節 インバータ駆動モータの絶縁劣化メカニズムと診断技術
  • 1.EV用モータの小型高出力化と絶縁技術の課題
  • 2.インパルス部分放電と絶縁劣化
    • 2.1 湿度依存性
  • 3.部分放電開始電圧の推定
  • 4.絶縁性能評価の国際規格
  • 5.実機モータの絶縁評価試験
  • 6.まとめと今後の課題
第6節 IPMモータにおける高速駆動時の安定制御
  • 1.IPMモータにおける電流制御系の不安定化
    • 1.1 パラメータ誤差がない場合の伝達関数
    • 1.2 パラメータ誤差を考慮した伝達関数
    • 1.3 電流制御系の不安定条件
  • 2.IPMモータ電流制御系の安定解析
  • 3.境界条件に基づく等価抵抗ゲイン設計による安定化
    • 3.1 パラメータ誤差がない場合の伝達関数
    • 3.2 等価抵抗ゲインの設計
  • 4.実験結果
第7節 スイッチトリラクタンスモータの高効率回生スイッチング技術
  • 1.SRMの駆動と回生
    • 1.1 SRMの基本構成
    • 1.2 SRMの駆動回路
    • 1.3 SRMの回生動作について
    • 1.4 シングルパルス励磁とマルチパルス励磁
  • 2.SRMの速度制御と回生制御
    • 2.1 SRMの速度制御
    • 2.2 SRMの回生制御

第6章 自動車向けインバータ、コンバータ、パワーコントロールユニットの開発

第1節 車載パワーエレクトロニクスに向けた回路の小型・高効率設計のポイント
  • 1.48V電源システム用DC-DCコンバータ
  • 1.1 多相化技術
  • 1.2 結合インダクタ方式
  • 2.新技術の応用事例
第2節 双方向DC-DCコンバータ回路とEV電源システムへの応用
  • 1.双方向DC-DCコンバータが用いられる場所と機能
  • 2.双方向DC-DCコンバータの回路方式と基本動作
  • 3.双方向DC-DCコンバータの制御
  • 4.マルチフェーズ化
  • 5.ソフトスイッチング化
第3節 車載インバータの小型化・高密度実装化技術とインバータ・コンバータの一体化、両面冷却
  • 1.小型化 (高電力密度インバータ) への取組み
  • 2.高電力密度インバータ技術
    • 2.1 高電力密度インバータの特徴
    • 2.2 両面直冷パワーモジュール
      • 2.2.1 パワー素子
      • 2.2.2 パワーモジュール
    • 2.3 冷却水路、主回路 (バスバー) 、キャパシタンス、電流センサ
    • 2.4 基板の小型化
      • 2.4.1 ゲート駆動基板
      • 2.4.2 モータ制御基板
    • 2.5 強電コネクタの小型化
    • 2.6 標準インバータ
  • 3.DC/DCコンバータとインバータの一体化
第4節 車両駆動用モータにおけるインバータ制御技術
  • 1.インバータの基本構成とスイッチング論理
  • 2.インバータの過変調PWM制御
  • 3.インバータの1パルス制御
  • 4.車両駆動用モータ
    • 4.1 IPMモータの基本制御法:ベクトル制御の要点
    • 4.2 IPMモータのリラクタンストルク
    • 4.3 最大トルク制御
  • 5.車両駆動用モータ制御が対処しなければならない自動車の特性と対策
    • 5.1 高速回転時の車両駆動用モータ制御上の問題点
    • 5.2 直流電源側での対策 :昇圧チョッパによるPAM制御
    • 5.3 自動車のトルク-速度特性を考慮したモータ電圧制御
      • 5.3.1 車両駆動用モータのトルク-速度特性

第7章 エネルギーの給電・充電とバッテリーマネジメント技術

第1節 CHAdeMO規格の技術動向と展望
  • 1.CHAdeMO急速充電器の普及状況
  • 2.国際標準規格発行の経緯
  • 3.地域規格と市場動向
  • 4.高出力化への対応
  • 5.通信規格
  • 6.双方向給電機能と関連規格
  • 7.EV普及と電力系統の協調
第2節 車載充電器の特徴と車載充電システムの今後の方向性
  • 1.車載充電器の特徴
    • 1.1 絶縁構成
    • 1.2 車両に搭載される機器としての特徴
      • 1.2.1 要求規格
      • 1.2.2 小型軽量化への要求
      • 1.2.3 走行中の回生充電
    • 1.3 商用電源系統に接続される機器としての特徴
      • 1.3.1 要求規格
    • 1.4 カスタム性が強い機器である
      • 1.4.1 電池電圧
      • 1.4.2 充電電流
  • 2.車載充電システムの今後の方向性
    • 2.1 コンダクティブ充電システムとインダクティブ充電システム
      • 2.1.1 コスト構造の特徴
      • 2.1.2 相互接続性の確保
      • 2.1.3 扱いやすさ
      • 2.1.4 安全性の担保
    • 2.2 普通充電システムと急速充電システム
      • 2.2.1 普通充電システム
      • 2.2.2 急速充電システム
第3節 走行中ワイヤレス給電システムの要求仕様、開発状況および今後の課題
  • 1.走行中WPTシステムに求められる要件
    • 1.1 静止型WPTシステムとの互換性確保に関する要件
    • 1.2 安全面に関連する要件
    • 1.3 走行中WPTシステムに求められる給電電力
  • 2.走行中WPTシステムの分類
    • 2.1 ループコイル方式 (Mender coils Type)
    • 2.2 集中コイル方式 (Lumped coils Type又はSegmented coils Type)
  • 3.PS共振方式走行中WPTシステム
  • 4.走行中WPTシステムの展望と実用化に向けた課題
第4節 電波ホースを用いた無線電力伝送とハーネスレス化
  • 1.背景
  • 2.車載通信の無線化技術と課題
  • 3.導波管による非放射系の実現
  • 4.電波ホースによる軽量化技術
  • 5.管内電力・通信伝送
  • 6.今後の展望
第5節 非接触給電における漏えい磁界低減手法の開発
  • 1.開発の背景
  • 2.国内における漏えい磁界ガイドライン
  • 3.スペクトラム拡散による漏えい磁界低減
    • 3.1 非接触給電システムの補償回路
    • 3.2 提案する漏えい磁界低減手法
  • 4.実験結果
    • 4.1 実験機の構成
    • 4.2 漏えい磁界の測定条件
    • 4.3 動作波形
    • 4.4 漏えい磁界
    • 4.5 効率評価
第6節 車載用リチウムイオン二次電池の最新動向
  • 1.車載用LIBのセル設計
  • 2.車載用LIBの材料構成の現状と今後の展望
  • 3.全固体LIBの研究開発の進展
第7節 電気エネルギーのキャリアとしての水素と自動車用燃料電池の発電出力向上
  • 1.電気エネルギーのキャリアとしての水素と燃料電池自動車の利点
  • 2.燃料電池の基本構造と自動車用燃料電池の技術的課題
  • 3.金属多孔体による全面供給型流路を用いた発電出力向上
  • 4.直接メタノール燃料電池を用いた自動車の可能性
第8節 次世代自動車におけるリチウムイオン二次電池の使い方と評価
  • 1.電動車両と蓄電デバイス
  • 2.電動車両向け蓄電システムの出力/容量比
  • 3.車種ごとに異なる使い方とマネージメント
    • 3.1 BEV (電気自動車)
      • 3.1.1 充放電パターン
      • 3.1.2 REESSのエネルギマネージメント (BEV)
    • 3.2 HEV (ハイブリッド自動車)
      • 3.2.1 充放電パターン
      • 3.2.2 REESSのエネルギマネージメント (HEV)
    • 3.3 PHEV (プラグインハイブリッド自動車)
      • 3.3.1 充放電パターン
      • 3.3.2 REESSのエネルギマネージメント (PHEV)
  • 4.電池劣化の車両への影響
  • 5.自動車用蓄電デバイスの評価
    • 5.1 REESSの試験標準
      • 5.1.1 ISO12405-1
      • 5.1.2 ISO12405-2
      • 5.1.3 ISO12405-3
    • 5.2 REESSの安全性基準
    • 5.3 その他の評価試験
第9節 EV におけるバッテリーマネジメント技術
  • 1.EV用バッテリー
  • 2.EV用LIBバッテリー
    • 2.1 状態監視とマネジメント制御上の課題
    • 2.2 サーマル設計とサーマルマネジメント制御上の課題
    • 2.3 接続レイアウトとセル制御上の課題
    • 2.4 動作環境の監視と制御上の課題
    • 2.5 バッテリタフネス上の課題
  • 3.バッテリーマネジメント制御技術の変遷
    • 3.1 これといったバッテリーマネジメント技術を持たない段階
    • 3.2 簡易的なバッテリーマネジメント技術を導入した段階
    • 3.3 本格的なバッテリーマネジメント技術へと進化した段階
  • 4.バッテリーマネジメント制御技術
  • 5.バッテリーマネジメント制御技術の課題

第8章 高信頼性な車載ネットワーク (CAN、LAN) の開発技術

第1節 車載イーサネットの技術と標準化動向
  • 1.車載イーサネット
    • 1.1 車載イーサネットの標準化動向
    • 1.2 車載イーサネットの概要
      • 1.2.1 電気イーサネット規格 (100BASE-T1, 1000BASE-T1)
      • 1.2.2 光イーサネット規格 (1000BASE-RH)
  • 2.車載光イーサネットのシミュレーション技術
    • 2.1 光信号の入射条件
    • 2.2 通信波形のアイパターン評価
    • 2.3 BER評価
第2節 ADAS、自動運転へ向けた車載OSに求められるセキュリティ要件
  • 1.自動車のサイバーセキュリティ
  • 2.OSに求められるセキュリティー機能
  • 3.ベストプラクティス
第3節 車載セキュリティにおける攻撃手法とその対策事例
  • 1.車載システムに対する攻撃とその対策の事例
    • 1.1 つながる自動車の情報セキュリティ
    • 1.2 攻撃や不正アクセスに関する研究や事例
    • 1.3 不正アクセスに対する対策や防御メカニズムに関する研究や事例
    • 1.4 セキュリティ開発ガイドライン
第4節 相関データによる車両データモデルを用いた車載ネットワーク向け侵入検知システム
  • 1.CANプロトコルとセキュリティ脅威
    • 1.1 CANの特徴
    • 1.2 伝送パタン
    • 1.3 セキュリティ脅威
  • 2.車載ネットワークの侵入検知システム
    • 2.1 侵入検知システム
      • 2.1.1 技術分類
      • 2.1.2 侵入検知方式
    • 2.2 従来の車載侵入検知システム
    • 2.3 従来の車載侵入検知システムの課題
      • 2.3.1 なりすましフレーム挿入における攻撃モデル
      • 2.3.2 従来の車載侵入検知システムの課題
  • 3.提案手法
    • 3.1 CDEC
    • 3.2 Estimator機能
    • 3.3 車両データモデル
      • 3.3.1 相関コンテキストデータの抽出
      • 3.3.2 LASSO回帰
      • 3.3.3 回帰木
    • 3.4 Evaluator機能
  • 4.提案手法の評価
    • 4.1 概要
    • 4.2 評価環境と相関コンテキストデータ
    • 4.3 車両データモデルの学習と推定精度評価
    • 4.4 攻撃検知性能
      • 4.4.1 評価手法
      • 4.4.2 評価結果
第5節 サイバー攻撃に耐性のあるクルマづくりのための仕組みの整備
  • 1.狙われるコネクテッドカー/自動運転車
  • 2.車両サイバーセキュリティを取り巻く法令・ガイドラインの動向
  • 3.コネクテッドカー/自動運転車において特に注意すべきサイバー脅威
  • 4.サイバー攻撃耐性を強化する3つのポイント
    • 4.1 製品ライフサイクルを包含したセキュリティプロセスの構築
    • 4.2 サプライチェーンにおけるセキュリティ管理態勢の構築
    • 4.3 攻撃者視点によるセキュリティ評価
第6節 コネクテッドカーに求められるセキュリティ対策
  • 1.次世代自動車に考えられるハッキングの脅威
    • 1.1 コネクテッド化に伴う攻撃経路の増加
    • 1.2 自動運転車に対するハッキングの脅威
      • 1.2.1 セキュリティ対策としてのOTAソフトウェア更新機能
    • 1.3 カーシェアリングにより変化するハッキングの前提条件
    • 1.4 電動化と合わせて進む部品の共通化 (汎用化)
      • 1.4.1 ソフトウェア部品の共通化 (標準化)
  • 2.次世代自動車に求められるセキュリティ対策
    • 2.1 自動車業界で進むセキュリティ対策のルール作り
      • 2.1.1 ISO/SAE 21434による標準規格
      • 2.1.2 WP29による各国法規の国際調和
    • 2.2 各企業に求められるセキュリティへの取り組み
      • 2.2.1 脅威を防ぐためのセキュリティ技術
      • 2.2.2 脆弱性を塞ぐためのセキュリティ開発プロセス
      • 2.2.3 セキュリティ対策を維持するためのSIRT活動

第9章 自動車部品のノイズ・EMC対策

第1節 車載機器EMC試験の最新動向
  • 1.車載機器EMC規格
  • 2.CISPR25
    • 2.1 高電圧部品に対する試験法
    • 2.2 暗室検証方法
  • 3.ISO11452シリーズ
  • 4.ISO7637-2 (過渡的妨害波試験) 及びISO16750-2 (電源変動試験)
  • 5.静電気 (ESD) 試験:ISO10605
第2節 車載機器のEMC試験と実際の取り組みについて
  • 1.車載機器に関する主なEMC規格
  • 2.CISPR 25 Edition 4.0 について
    • 2.1 HVパワーラインの伝導電圧エミション測定
    • 2.2 HVパワーラインの伝導電流エミション測定
    • 2.3 放射エミション測定
    • 2.4 HVとLVシステム間の結合測定
      • 2.4.1 HVラインへの信号注入と校正
      • 2.4.2 HVとLVシステム間の結合測定
      • 2.4.3 HVとLV間の結合減衰測定
第3節 車載電子機器におけるスイッチング電源のEMC対策と実際
  • 1.電源回路の分類
    • 1.1 アナログ型電源
      • 1.1.1 相補型プッシュプル電源
      • 1.1.2 低飽和型 (LDO) リニア電源
    • 1.2 デジタル型電源
      • 1.2.1 電荷移動 (チャージ・ポンプ) 電源
      • 1.2.2 断続 (スイッチング) 電源
  • 2.断続 (スイッチング) 電源の動作
    • 2.1 特徴
    • 2.2 断続 (スイッチング) 電源の分類
    • 2.3 変調方式
    • 2.4 整流方式
    • 2.5 動作モード
  • 3.断続 (スイッチング) 電源の電磁両立性 (EMC) 規格
    • 3.1 伝導エミッション (CE)
    • 3.2 放射エミッション (RE)
    • 3.3 伝導イミュニティ (CI)
    • 3.4 放射イミュニティ (RI)
  • 4.断続 (スイッチング) 電源の電磁両立性 (EMC) 対策
    • 4.1 半導体集積回路 (LSI) 内の対策
      • 4.1.1 tr/tf調整
      • 4.1.2 スペクトラム拡散
      • 4.1.3 雑音相殺 (ノイズ・キャンセリング)
      • 4.1.4 部品内蔵 (誘導素子Lや容量素子C)
      • 4.1.5 保護機能,検出回路
    • 4.2 プリント基板 (PCB) 上の対策
      • 4.2.1 低域通過濾波器 (LPF)
      • 4.2.2 EMIフィルタ,フェライト・ビーズ
      • 4.2.3 コモン・モード・チョーク (CMC)
      • 4.2.4 接地配線 (GNDパターン)
      • 4.2.5 電磁遮蔽 (シールド)
  • 5.断続 (スイッチング) 電源の電磁両立性 (EMC) 特性
第4節 自動車用ワイヤレス給電におけるEMCの課題と対策
  • 1.ワイヤレス給電の原理と事例
    • 1.1 電磁誘導式
    • 1.2 磁界共振式
  • 2.EV用ワイヤレス給電システムの国際標準化
    • 2.1 コイル形状
      • (1) 円形
      • (2) ソレノイド型
      • (3) DD型
    • 2.2 コイル間伝送距離
    • 2.3 周波数
  • 3.EV用ワイヤレス給電の課題と対策
    • 3.1 電磁放射
      • 3.1.1 電磁干渉
      • 3.1.2 生体への影響
      • 3.1.3 高周波電流規制
      • 3.1.4 誘導加熱
第5節 車両全体電磁ノイズ解析を活用した車載インバータのノイズ設計
  • 1.シミュレーション活用EMC設計
  • 2.インバータの電磁ノイズ発生メカニズム
  • 3.車両全体電磁ノイズ解析
  • 4.実測比較による検証
第6節 CNT電波吸収体の自動車への応用、EMC対策
  • 1.CNTを用いた電波吸収体
    • 1.1 CNT含有発泡スチロール成形
    • 1.2 CNT電波吸収体特性
    • 1.3 CNT含有発泡スチロールの安全性
  • 2.CNT含有発泡スチロールの総合評価
  • 3.自動車への電波吸収体の応用
    • 3.1 自動車への応用案
    • 3.2 設計技術としてのEMCの課題
    • 3.3 EMC 【 Electro-Magnetic Compatibility 】 電磁両立性
    • 3.4 人体防護の課題
    • 3.5 EV・PHV車両におけるEMC試験要求
  • 4.CNTを電気自動車の電池のヒーターに

第10章 航続距離と快適性を両立させる車載空調システムの設計と熱マネジメント技術

第1節 自動車内熱マネジメント技術の動向と今後の展望
  • 1.新駆動源車両における空調システムの重要性
  • 2.燃費測定への影響
  • 3.空調負荷
  • 4.空調システムの効率化
    • 4.1 効率化による動力低減
    • 4.2 熱負荷の軽減による動力低減
  • 5.快適性に配慮した省エネ技術
    • 5.1 アイドリングストップ
    • 5.2 蓄冷エバポレータ
    • 5.3 運転席単独空調
  • 6.熱マネジメント
  • 7.新駆動源車両の空調システム
  • 8.自動運転時代の空調システム
第2節 冷暖房負荷の軽減と快適性を両立させる熱対策部材の開発
  • 1.フォームエアダクトの概要
  • 2.製品の特長
    • 2.1 断熱性
    • 2.2 軽量性
    • 3.3 静粛性
  • 3.海外での採用実績
  • 4.今後の展望と課題
第3節 ケミカルヒートポンプシステムと電気自動車暖房への展開
  • 1.HEV等内燃機関搭載車両における廃熱リユース・リサイクル
  • 2.ケミカルヒートポンプとは
  • 3.HEV等内燃機関搭載車両におけるケミカルヒートポンプシステム開発事例
  • 4.EV車両におけるケミカルヒートポンプシステム開発事例
第4節 調光ミラー技術の活用による実燃費向上
  • 1.窓ガラスの断熱性能
  • 2.自動車の窓ガラスと燃費
  • 3.調光ミラーとは
  • 4.スイッチング方式
第5節 人体の温熱生理反応を予想する理論モデルと空調システムの設計
  • 1.空調システムの設計における人体熱平衡計算モデルの役割
  • 2.人体熱平衡の計算理論のコンセプトと進展
  • 3.分布定数系モデルによる予測
    • 3.1 Pennes のBioheat Equation
    • 3.2 Wissler のモデル
      • (1) 体内組織の熱平衡計算
      • (2) 血液循環系の計算
      • (3) 発汗反応
      • (4) 震え産熱反応
  • 4. 集中定数系モデルによる予測
    • 4.1 Stolwijk & Hardy のモデル
      • (1) 体内組織の熱平衡計算
      • (2) 血液循環系の計算
      • (3) 血流量調節反応
      • (4) 発汗反応
      • (5) 代謝による産熱反応
    • 4.2 Gagge の二層モデル
第6節 蓄電エネルギーに依存しないウインドウガラスの曇り除去、乗員の快適性確保技術
  • 1.吸湿剤 (デシカント) を空調に応用する複合システム
  • 2.自動車で窓が曇る現象とは
  • 3.デシカント空調の基本原理
  • 4.EV向け空調システムの構成
  • 5.EV向け空調システムを通過する車室内空気の状態変化
第7節 空調システムを統合化した電気自動車
  • 1.空調機統合電気自動車 (AI-EV) の概要
  • 2.AI-EV設計の基本的な考え方
  • 3.自動車としての性能評価
    • 3.1 検討条件
    • 3.2 満充電時の航続距離
    • 3.3 実用上の航続距離
  • 4.エネルギー需給調整装置としての性能評価
    • 4.1 検討方法
    • 4.2 検討条件
    • 4.3 検討結果

執筆者

  • (株)日本電動化研究所 和田 憲一郎
  • 日産自動車(株) 内山 茂樹
  • ボッシュ(株) 上田 昌則
  • 上智大学 佐々木 正和
  • ショット日本(株) 田中 真
  • (株)東レリサーチセンター 遠藤 亮
  • 日立化成(株) 串田 圭祐
  • デンカ(株) 岩切 翔二
  • 住友ベークライト(株) 松尾 誠
  • (株)アライドマテリアル 山形 伸一
  • 山口東京理科大学 結城 和久
  • (株)デンソー 藤井 磨永
  • 西日本工業大学 石田 雄二
  • (株)日立製作所 宮崎 高彰
  • 大同大学 山田 靖
  • 早稲田大学 巽 宏平
  • 豊田合成(株) 岡 徹
  • 富士電機(株) 大月 正人
  • (株)出雲村田製作所 佐伯 雅也
  • サン電子工業(株) 鹿熊 健二
  • マシン・テクノロジー(株) 加瀬部 強
  • ホシデン(株) 近藤 快人
  • 太陽誘電(株) 鈴木 利昌
  • 森島技術士事務所 森島 光紀
  • 豊橋技術科学大学 村上 義信
  • 日本精工(株) 松田 靖之
  • 秋田大学 吉田 征弘
  • 筑波大学 阿部 豊
  • 群馬大学 石川 赴夫
  • 兵庫県立大学 永田 正義
  • 長岡技術科学大学 伊東 淳一
  • 西日本工業大学 池田 英広
  • 名古屋大学 山本 真義
  • 九州大学 庄山 正仁
  • 日立オートモティブシステムズ(株) 木村 隆志
  • 豊田工業大学 内藤 治夫
  • CHAdeMO協議会 吉田 誠
  • 新電元工業(株) 芳賀 浩之
  • (株)ワィティー 保田 富夫
  • 古野電気(株) 石野 祥太郎
  • 長岡技術科学大学 日下 佳祐
  • (国研)産業技術総合研究所 小林 弘典
  • 首都大学東京 首藤 登志夫
  • (株)SUBARU 中村 光雄
  • 東海大学 坂本 俊之
  • (株)豊田中央研究所 各務 学
  • QNXソフトウェアシステムズ(株) 中鉢 善樹
  • 広島市立大学 井上 博之
  • (株)オートネットワーク技術研究所 上田 浩史
  • PwCコンサルティング(同) 奥山 謙
  • (株)ヴィッツ 杉山 歩
  • (一社)KEC関西電子工業振興センター 杉本 久憲
  • (株)ULJapan 中山 勝
  • ローム(株) 稲垣 亮介
  • 早稲田大学 高橋 俊輔
  • (株)日立製作所 船戸 裕樹
  • カルソニックカンセイ(株) 原 潤一郎
  • 積水化学工業(株) 遠山 茂雄
  • 千葉大学 小倉 裕直
  • (国研)産業技術総合研究所 吉村 和記
  • 東京都市大学 郡 逸平
  • 岡山大学 渡邊 裕
  • 岡山県立大学 中川 二彦
  • 九州工業大学 小迫 雅裕

出版社

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体裁・ページ数

A4判 並製本 551ページ

ISBNコード

978-4-86104-729-9

発行年月

2018年11月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 86,400円 (税込)

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