第1章 総論

(静岡理工科大学 高橋 久)

• 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

第2章 EV用PMモータ駆動系へのインバータの適用

(東京工芸大学 松井 幹彦)

• 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 SPWMとその改良方式
  • 1.3 SVMの原理とSPWM的実現法
  • 1.4 各種PWM方式における出力電圧範囲の比較
• 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 非干渉制御
  • 3.3 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

(島根大学 山本 真義)

• 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

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

(独立行政法人 産業技術総合研究所 岩室 憲幸)

• 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

Ⅱ 車載インバータへの応用

(富士電機株式会社 長畦 文男)

• 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
• 参考文献

第5章 車載用モータ駆動システムとインバータの実際

(元 株式会社日立製作所 内藤 祥太郎)

• 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
  • 1.4 最大出力と電源電圧
  • 1.5 4象限運転と回生制御
• 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 耐環境性と信頼性評価
  • 4.4 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

(静岡理工科大学 山本 健司)

• 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 シールド方法と電力供給方法
  • 2.3 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

(株式会社サーマルデザインラボ 国峯 尚樹)

• 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
  • 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

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

(株式会社デンソー 神谷 有弘)

• 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