車載用パワーエレクトロニクス技術と小型・高効率化およびノイズ低減技術

はじめに

車載用パワーエレクトロニクス技術は、近年急速に進化しています。
これは、電気自動車（EV）やハイブリッド車（HEV）の普及に伴い、車両全般の省エネルギー化や高性能化への要求が高まっているためです。
パワーエレクトロニクス技術は、車の電気的なエネルギー変換の効率を向上させ、走行性能や安全性を高める重要な役割を担っています。
本記事では、パワーエレクトロニクスの小型・高効率化技術、ノイズ低減技術について詳しく解説します。

車載用パワーエレクトロニクス技術の基礎

パワーエレクトロニクスは、電力を変換および制御する技術を指します。
車載用では、主にモーター、バッテリー、インバーター、DC-DCコンバーターなどが含まれます。
これらのデバイスの効率化が求められており、それが車両の性能や寿命に直接影響を与えます。

インバーター

インバーターは、直流電圧を交流電圧に変換する装置です。
電気自動車のモーターを駆動する際に不可欠な役割を担っています。
インバーターの効率を向上させることは、電力損失を減少させ、バッテリー性能を最大限に引き出すために重要です。

DC-DCコンバーター

DC-DCコンバーターは、特定の直流電圧を別の直流電圧に変換する装置です。
これは、バッテリー電圧を他の車載電装品が要求する電圧に合わせる際に使用されます。
高効率なDC-DCコンバーターは、全体としてのエネルギー最適化を実現します。

小型・高効率化技術

車載用パワーエレクトロニクスにおける小型化と高効率化は、車両の空間効率を高め、軽量化するために不可欠です。
これにより、車両の加速性能や燃費が向上します。

GaNやSiCなどの新素材

近年では、従来のシリコンに代わって、ガリウムナイトライド（GaN）や炭化ケイ素（SiC）が注目されています。
これらの素材は、高周波動作が可能であるため、インバーターやコンバーターの小型化と効率化を可能にします。

高効率冷却技術

パワーエレクトロニクス装置の発熱は、効率低下の原因となります。
高効率の冷却技術を採用することにより、装置の温度を適切に管理し、高負荷時でも安定した動作を維持することができます。

ノイズ低減技術

パワーエレクトロニクス装置は、通常、ノイズ源となり得るため、ノイズ低減は重要な課題です。
ノイズが車の電子機器に干渉することを避けるために、さまざまな低減技術が採用されています。

フィルタリング技術

ノイズ低減には、フィルタリング技術が活用されます。
これにより、不要な周波数成分を抑制し、ノイズの伝播を制御します。
フィルタリングは、電磁適合性の向上に寄与します。

シールド技術

シールド技術は、デバイスからのノイズ放射を最小限に抑えるために使用されます。
適切なシールドを施すことで、他の車載電子機器への影響を減らします。

まとめ

車載用パワーエレクトロニクス技術は、車両のエネルギー効率や性能を向上させるために重要な役割を果たしています。
小型・高効率化とノイズ低減技術には、多くの革新的な技術が導入されており、新素材の活用や高度な冷却およびシールド技術が、車載システム全体の最適化をサポートしています。
今後もこの技術分野の進展が期待され、より高性能で持続可能なモビリティ社会の実現に寄与していくでしょう。