eアクスル・800V・SiC・48V:SDVトレンドをパワーエレクトロニクス視点で分析[インタビュー]

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  • 自動車パワーエレクトロニクスの進化と今後の方向性~次世代電動パワートレーンはどこへ向かうのか~ セミナー資料
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世界的な電動化傾向で注目されるのは、eアクスルの構成をどうするか、EVの800V化は進むのか、シリコンのIGBTは不要になるのか、SDV時代の電装品は48V化されるのか、といった点だ。

これらの議論は既存技術の課題と新技術のメリットに目が行き、既存技術のメリット、新技術の課題が忘れられがちになる。しかし、現在の技術も新しい技術も、それが最終形と捉えるべきではない。要件ごとにどれが最適なのかが変わるものだ。そう指摘するのは、森本雅之氏(Mori MotoR Lab. 代表 元東海大学教授 工学博士 電気学会フェロー)だ。

森本氏はレスポンスセミナー「自動車パワーエレクトロニクスの進化と今後の方向性~次世代電動パワートレーンはどこへ向かうのか~」で、この点について講演する。

本稿では、セミナーに先立ち、電動パワートレーンを考えるうえで重要となる、モーター出力、高電圧化、SiC、48V技術などを整理した。

EV・HEVをどう捉えるか――「車両方式」よりも「モーター出力」で見る

森本氏は、まず「パワートレーン」という言葉そのものを整理するところから話を始める。パワートレーンとは本来、「動力を発生させ、それを駆動輪に伝達する装置」であり、エンジン車であればエンジン+トランスミッション、電動車であればインバーター+モーター+ギアで構成されるユニットとなる。この定義だと電動パワートレーンはeアクスルと言い換えることもできる。

一方で、電動車という枠組みにはHEV、PHEV、BEV、FCEVなどが含まれる。どれもモーターがかかわる点では電動車と言えるが、HEVには、マイルド、ストロング、プラグインといった区別の他、シリーズ、パラレル、シリーズパラレルといった機構からの分類も存在する。

これらの分類はマーケティングの思惑や法区分・統計処理の問題もあり、すっきりしない。森本氏も、「機構上の分類は、パワーエレクトロニクスやモーター技術を考えるには向いていない。ポイントは、モーターでどのように駆動するのか、そのためには何kW必要なのか、という出力の視点だ。」と述べる。

モーターの役割で電動車を分類

森本氏は、電動車について次の分類を唱える。

マイクロHEV:出力5~10kW
 モーターはエンジンのアシスト(回生を含む)のみ。軽自動車など

マイルドHEV:出力20~30kW
 エンジン走行が基本で、モーターでアシスト。特定条件のみモーター走行

ストロングHEV:50~60kW
 モーター走行が基本で、アシストも行う。エンジン単独走行も可能

BEV・FCEV:出力80~150kW
 発電機・燃料電池の有無にかかわらずモーター単独走行のみ

スポーツBEV:出力200kW
 BEVのうち加速性能に特化した車両

自動車パワーエレクトロニクスの進化と今後の方向性~次世代電動パワートレーンはどこへ向かうのか~ セミナー資料

エンジン(発電機)を搭載するが、モーターのみで走行するシリーズハイブリッド(e-Power)は、この分類ではBEVに含まれる。

なぜモーターの出力で分類するのか。パワーエレクトロニクス、モーター技術の視点では、モーターの出力によって、技術レベルが全く異なるものになるからだ。5kWのモーターと100kWのモーターでは、サイズだけでなく、駆動制御回路、冷却システム、実装などの要件が大きく異なる。

アプリケーション戦略と整合するパワーエレクトロニクス視点

ビジネス的にはバッテリー性能やコストが車両の価値や戦略を決めると言われている。また、分類上プラグイン機能(外部充電)の有無が税制や補助金区分に使われる。環境規制や法規制を満たす必要もある。その結果、EVもICE(ガソリン・ディーゼル)も、余分な機構やシステムを詰め込むことになる。要件が多岐にわたると、戦略的な投資にも影響がでる。

自動車パワーエレクトロニクスの進化と今後の方向性~次世代電動パワートレーンはどこへ向かうのか~ セミナー資料

しかし、パワーエレクトロニクス視点の分類は、その整理に役立つ。

たとえば、1トン前後の車両を時速70kmで平地走行させるのに必要なモーター出力はせいぜい10kW程度で済む。それ以上の出力が必要なのは加速時だ。ハイブリッド車でも、バッテリー走行主体で行きたいのか、エンジンのモーターアシストを低速に限定するのか、加速時のアシストが主体なのか。これらによって必要なモーター出力は変わってくる。

《中尾真二》

テクノロジージャーナリスト・ライター  中尾真二

アスキー(現KADOKAWA)、オライリー・ジャパンの技術書籍の企画・編集を経て独立。現在はWebメディアを中心に取材・執筆活動を展開。インターネットは、商用解放される前の学術ネットワークの時代から利用し、ネットワーク、プログラミング、セキュリティについては企業研修講師もこなす。エレクトロニクス、コンピュータのバックグラウンドを活かし、自動車業界についてもテクノロジーを中心に取材活動を行う。

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