ハイブリッド車用超小型パワーユニットと高出力密度モーターを開発――車内空間の拡大と燃費向上に貢献 三菱電機

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三菱電機は2019年2月13日、出力容量400kVA機種において、世界最小の体積と世界最高の電力密度の「ハイブリッド車用超小型パワーユニット」と、世界最高クラスの出力密度を達成した「高出力密度モーター」を開発したと発表した。

普及が進むハイブリッド車(HEV、PHEV)では、ガソリンエンジンのパワートレインに加え、電動化コンポーネントの設置空間を必要とする。そのため、パワーユニットやモーターの小型化が求められていた。

そこで三菱電機は、体積2.7L、電力密度150kVA/Lの超小型パワーユニットと、出力密度23kW/Lの高出力密度モーターを開発した。

パワーユニットでは、制御基板の絶縁コーティングによる部品実装の高密度化とモジュールの配線構造の改良により、従来機に比べて、パワーモジュールの体積を3分の1に小型化。また、スイッチング損失の少ないSiC素子を用いたコンバーターの高周波駆動化により、リアクトルやコンデンサの体積を従来の2分の1に小型化した。熱損失を効率よく冷却系に伝達する高放熱構造も採用している。

モーターでは、自動車に使われるエネルギーのほとんどが前進方向であることに着目。前進方向への回転トルクを優先的に高める非対称回転子構造を持つモーターを採用した。また、一般的に分布巻よりも弱いとされる集中巻の鉄芯で発生するトルクを、独自の磁気スリットを設けることにより改善。出力密度を大幅に向上させた。さらに、油-水熱交換器を備えた油を用いた高効率な冷却構造により、高温での使用ができなかった磁石の使用も可能にしている。

三菱電機によると、今回の開発品により、車両への設置の自由度向上と車内空間拡大に加え、燃費向上にも貢献できるという。今後は量産化に向けた開発を行い、モーターは2020年度以降、パワーユニットは2024年度以降の事業化を目指すとしている。

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