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» 2020年01月17日 11時00分 公開

オートモーティブ ワールド2020:非接触充電システムやGaNパワーモジュールを展示

新電元工業は、「オートモーティブ ワールド2020」で、開発中の「非接触充電システム」や「車載用DC-DCコンバーター」、さらには大電力で高効率スイッチング電源に向けた「パワーモジュール」などを参考展示した。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

最新のカーエレ技術を「見て、触れて、動きを実感」

 新電元工業は、「オートモーティブ ワールド2020」(2020年1月15〜17日、東京ビッグサイト)で、開発中の「非接触充電システム」や「車載用DC-DCコンバーター」および、大電力で高効率スイッチング電源に向けた「パワーモジュール」などを参考展示した。ブースでは、「見て、触れて、動きを実感」をテーマに、自社のデバイス製品/電源装置とクルマとの関係性を分かりやすく紹介した。

 EV/PHEV向けに開発を行っている非接触充電システムは、SUV相当の車高空間(170〜250mm)でも高い効率で電力を伝送することができる。これは、地面(送信コイル)から車載機(受電コイル)までの距離を定めた米国自動車技術会(SAE)のZ規格の中で、最も長い距離の電力伝送となる「Z3クラス」対応である。

 開発に当たっては、磁界共鳴方式の非接触電力伝送技術を有する米国WiTricityとライセンス契約した。磁界共鳴方式は、電磁誘導方式に比べて長い空間の電力伝送に適しているという。その上、送受電コイル相互の位置や向きなどの自由度が高く、駐車位置が少しずれても効率よく充電できるのが特長だ。

非接触充電システムのイメージ図

 脱炭素社会の実現に向けて、電力変換効率を高めたパワーモジュールも参考展示した。その1つが、耐圧650VのGaN(窒化ガリウム)パワーモジュールである。メインスイッチ素子にノーマリオフのGaN HEMTを2個組み合わせたハーフブリッジ回路をDIPパッケージに収めている。

GaNモジュールとデモボード

 GaN HEMTを用いることで、スイッチング周波数を1MHzまで引き上げることができ、従来を上回る高い効率と電流密度を実現することができるという。また、主要回路ブロックをモジュール化しているため、寄生インダクタンスや放熱を考慮した設計作業を省いたり、軽減したりすることができる。

 新電元工業は、開発したGaNパワーモジュールを用い、出力1kWのLCC電流共振電源ボードを試作した。この評価ボードを用いてスーパージャンクション(SJ)-MOSFETを用いた場合と動作比較した。この結果、1MHzでスイッチングした時の電力変換効率はGaN HEMTを用いると96.8%、SJ-HEMTの場合96.3%となった。

 この差は放熱フィンのサイズを13%も削減できることになる。この結果、LLC電流共振電源全体のサイズを約20%も小さくすることが可能だという。

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