马达损耗9成可预测，双电层电容器“上车”

　　日经BP社于2012年6月举办了“AutomotiveTechnology Day 2012 summer”（图1）。各公司公开了混合动力车（HEV）及纯电动汽车（EV）基础技术。

图1：多家公司就HEV/EV基础技术发表演讲。图为丰田汽车的水谷良治。

　　丰田汽车的水谷良治主要介绍了车载马达的分析技术。将马达转动时的损耗细分为转子铁损、磁损及定子线圈铜损。水谷指出“如果找不到损耗发生在哪里，就无法采取对策”。据水谷介绍，通过对马达的实际损耗进行分析，已经能够预测9成以上的损耗发生在何处（图2）。

图2：实际损耗与分析的损耗结果非常接近
摘自丰田的演讲资料。在各工作点上，比较了实测值和分析值。

　　丰田在分析损耗时，作为加载于马达上的电流波形，采用了包含高频成分的接近实际波形的数据。而原来使用的是接近理想的正弦波。比如计算磁铁损耗时，即使用正弦波进行分析，也几乎不产生涡电流（图3）。而采用接近实际波形的数据时，得知会因谐波成分而产生巨大涡电流。可以根据该结果采取磁铁形状优化措施——将磁铁做成薄片重叠配置。

图3：为开发马达而彻底分析损耗
摘自丰田的演讲资料。分析了磁铁的涡电流损耗。

　　日产汽车的伊藤健介绍了EV“LEAF”（中国名：聆风）的马达所采用的控制系统。据伊藤介绍，LEAF的驱动系统“易于采用线性控制方法”。即，实际机构也按照线性车辆模型计算出来的数值来运行。由于运行易于预测，因此控制系统基本由前馈控制系统构成。使用前馈系统，易于提高响应性。

　　不过，如果只有前馈控制，就无法对应来自马达轴齿隙的变动，车身会产生巨大振动。因此LEAF还构建了反馈控制系统（图4）。将齿隙看作为驱动马达时的干扰，由反馈系统根据干扰值控制马达输出功率。其结果，在油门开度小的区域抑制了容易出现的齿隙（图5）问题。

图4：EV的马达控制并用了前馈和反馈系统
摘自日产的演讲资料。阶跃响应的结果非常好。

图5：实际抑制了齿隙 摘自日产的演讲资料。

　　此外，关于马达技术，富士通半导体的神俊一介绍了马达控制用IC技术，多摩川精机的北泽完治介绍了最新的旋转变压器，小田原机械工程的宫胁伸郎介绍了马达绕线技术，东洋大学的堺和人介绍了可变磁力马达，英飞凌科技日本公司的杵筑弘隆介绍了功率半导体，东京大学的藤本博志介绍了轮内马达的控制方法等。

以双面冷却将热阻降至一半以下

　　马自达的高桥正好，就预定于2012年内上市的采用双电层电容器（EDLC）的减速能量再生系统发表了演讲。通过将减速时的再生能量储存在EDLC中使用，在有频繁加减速的情况下可将燃效提高约10％。

　　高桥指出不采用充电电池而采用EDLC的原因在于“EDLC充电时间短、安全性高且价格便宜”。

　　减速能量再生系统的主要构成部件有EDLC模块、输出电压可在12～25V之间变化的发电机及DC-DC转换器三种（图6）。在左前轮前面的空间放置EDLC。松开油门时，发电机发电，所发电储存在EDLC中。并以DC-DC转换器将电压降至12V，或直接用于电装品或贮存于铅蓄电池中使用。因EDLC以25V的电压充满电的，因此可以改变输出电压通常稳定在12V的发电机的电压。另外，DC-DC转换器只降压不升压。

图6：采用EDLC的减速能量再生系统的概要
马自达的演讲资料。减速时，EDLC在10秒内即可充满电。

　　电装的大山佳彦介绍了双面冷却方式的逆变器。该方式是从上下面两面冷却开关元件IGBT（绝缘栅双极晶体管）的方法。其主要特点是，可将热阻降至原来单面冷却方式的一半以下（图7）。该逆变器可相应于HEV的输出功率来选择功率半导体元件个数。即使使用同种元件，只需改变数量便可支持各种输出功率的HEV。

图7：从两面冷却逆变器
电装的演讲资料。将温度升幅控制在了一半以下。

　　另外，电池技术方面，三重大学的堀场达雄介绍了锂离子充电电池的技术动向，瑞萨电子的坪田正志就电池控制IC作了演讲。