次世代自動車（技術書籍S1604）
| ★電気自動車の研究者/参入を考える方に！ 各メーカーがＥＶをどう見据え開発を進めているのか！？ |
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S1604書籍
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《販売》企業研修協会 《発行》技術情報協会 |
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●発刊：２０１１年４月 ●体裁：Ｂ５判（３８０頁/上製本） ●定価：９８，７００円(税・送料込) |
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執筆者【敬称略】 |
■トヨタ自動車（株) 石川 哲浩 ■ビー・エム・ダブリュー(株) 山根 健 ■(独)産業技術総合研究所
清水 健一 ■群馬大学 元 富士重工業(株) 松村 修二 ■文部科学省 元トヨタ自動車（株）河本 洋 ■日産自動車（株）堀江英明 ■サムスンＳＤＩ（株）佐藤 登 ■（株)ピューズ 高橋 崇展 ■ＵＤトラックス(株) 佐々木 正和 ■(株)本田技術研究所 山本 恵一 ■(株)東芝 新 政憲 ■(株)ブリヂストン 正木 信男 ■日立金属（株）松浦 裕 ■多摩川精機 (株) 北澤 完治 ■東レ・デュポン(株) 栗原 均 ■(株)デンソー 神谷 有弘 ■富士電機ホールディングス(株) 高橋良和 ■富士電機ホールディングス(株) 両角 朗 ■(独)産業技術総合研究所 岩室 憲幸 ■新神戸電機(株) 金井 淳 ■昭和シェル石油(株) 増川 武昭 ■（株）高砂製作所 内山 英夫 ■三菱重工業（株） 木村 友久 ■昭和飛行機工業（株）高橋 俊輔 ■カルソニックカンセイ(株) 原 潤一郎 ■(財)ヒートポンプ・蓄熱ｾﾝﾀｰ 内海 一朗 ■三菱樹脂(株) 山本 巌 ■ポリプラスチックス（株） 松島 三典 ■ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス（合） 根本 孝明 |
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＜内容項目＞ |
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第１章 次世代自動車、 国の開発技術と動向 1節 次世代自動車における技術開発の 方向性と求められる新技術 1. ハイブリッド車とは 1.1 概説 1.2 各社のハイブリッドシステム 1.2.1パラレル方式Ⅰ 1.2.2パラレル方式Ⅱ 1.2.3シリーズ・パラレル方式（スプリット方式） 2. ハイブリッド車の燃費 2.1 燃費向上の原理 2.2 燃費向上の実際 2.3 ハイブリッド車の排ガス 3. プラグインハイブリッド車 3.1 プラグインハイブリッド車とは 3.2 トヨタプラグインハイブリッドシステム概要 3.2.1システムコンセプト 4. ハイブリッド構成部品の課題 4.1 総説 4.2 高電圧電池 4.3 走行用モータ，同インバータ 4.4 エンジン 4.5 電動エアコン 5. まとめ 2節 BMWにおける電気自動車開発と 実証実験および今後の展開 1. 電気自動車の歴史 1.1 自動車創成期の電気自動車 1.2 何度かの電気自動車「ブ.ム」 1.3 BMWの電気自動車開発の歴史 2.今後の自動車に必要な開発項目 2.1 BMWの自動車用動力開発長期プラン 2.2 今後の世界の自動車に必要なこと 2.3 BMW Project i の発足 3.MINI Eによる市場での実験 3.1 MINI Eとは 3.2 MINI Eによる市場実験 4. Project i の今後の活動 4.1 Active Eを用いた実験 4.2 量産電気自動車「メガシティ・ビ.クル」の開発 4.3. 炭素繊維強化プラスティック(CFRP)の 量産車ボディへの採用 4.4 電気自動車周辺技術の開発 3節 自動車のおかれた環境と EV・HEV・PHEVの位置づけ 1.開発と普及の歴史からみえるもの 2.自動車の置かれた環境と 電動車両(EV，HEV，PHEV)の位置づけ 2.1 電動車両の役割 2.2.1 BEV 2.2.2 HEV 2.2.3 PHEV 3.普及促進に向けた周辺技術の動向 3.1 標準化の動向 3.2 電池のネックを補う取り組み 4節 EV化に伴う部品の変化とエンジン車との比較 ～残る部品と消える部品～ 1.EV化で消える部品 1.1 部品点数による比較 1.2 消滅する部品の市場予測 2.EV化で残る部品 3.EV化により変化する部品 3.1 車体関連部品 3.2 電気・電子部品 4.新たに増える部品 4.1 電池 4.2 モータ 4.3 インバータ、コンバータ 4・4 新たに創出する部品の市場予測 第２章 蓄電池 リチウムイオン電池、キャパシタ 1節 電気自動車用二次電池材料の 研究開発動向と目指すべき方向性 1.自動車用途としての 高出力・大容量二次電池の方向性 2.リチウムイオン電池の研究開発状況 3.電極・電解質材料の研究開発の現状と方向性 3.1 高出力・大容量化と電極・電解質材料 3.2 安全性・信頼性確保と電極・電解質材料 4.電極・電解質材料の課題と方策 4.1 重点的に研究開発すべき正極材料 4.2 重点的に研究開発すべき負極材料 4.3 重点的に研究開発すべき電解質材料 5.おわりに 2節 自動車用高性能 リチウムイオン電池システムの研究開発 1.環境車両用の高性能リチウムイオン電池システム 2.電池研究開発におけるクライテリア 3.組電池研究の取り組み 4.組電池の安定性 3節 電気自動車用電池および 構成材料と技術ロードマップ 1.電動自動車と電池 2.電動自動車の市場展望と技術課題 2.1電動自動車の市場展望 2.2電気自動車の技術課題 2.3電池研究開発の課題 3.おわりに 4節 電気自動車におけるバッテリ-マネジメント技術 1.一般的なバッテリーマネージメント技術 1.1 電圧閾値 1.2 温度閾値 1.3 電流閾値 1.4 セル温度、電圧の均等化 2.EV・HEV用組電池に要求される バッテリーマネ.ジメント技術 2.1 セルの組電池化における課題 2.2 残存容量（SOC）、 電力状態（SOP）予測（算定）の課題 2.3 汎用BMU/BSU 5節 電気二重層キャパシタ応用による バス･トラック等商用車HEV/EVの可能性 1.国内外におけるHEV/EVバス・トラックの動向 1.1HEVバス・トラックの動向 1.2 EVバス・トラックおよびその充電方式等の動向 1.3 HEV/EVバス・トラック応用蓄電池の状況 2.HEV/EVバス・トラック用蓄電池の 車載容量と寿命の関係 3.キャパシタの性能・寿命の現状，蓄電池との比較 3.1キャパシタと蓄電池の性能および応用形態の比較 3.2高頻度充/放電用途における寿命特性を 考慮したキャパシタと蓄電池の性能比較 4.HEV/EVバス・トラックへのキャパシタ単独および キャパシタ含むCombined ESS応用の可能性 第３章 モータ、センサ 1節 電気自動車用モータの特徴と 要求性能および各種モータの開発事例 1. 電気自動車用モータの開発動向 2. 電気自動車のサプライチェーン 3. 電気自動車用モータの開発 3.1電気自動車用モータの特徴と要求性能 3.1.1 構造的特徴 3.1.2 負荷特性の特徴 3.1.3 要求性能の決定要素 (1)最大駆動力（登坂性能） (2) 加速余裕駆動力（加速性能） (3) 最高速度 3.2 電気自動車用モータの開発事例 3.2.1 電気自動車用モータの開発トレンド (1) IPMSMの研究・開発事例 (2) レアアースレス・レアアース削減モ.タの 研究・開発事例 (3) モータの性能向上と今後の展望 2節 高効率、高性能なＨＥＶ／ＥＶ用モータの 開発および構成材料の課題と要求特性 1．車載用モータに要求される特性 1.1 電気自動車（ＥＶ）／ ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）用モータの駆動特性 1.2 現行の代表的なＥＶ／ＨＥＶ用モータの特長 1.3 現行の代表的なＥＶ／ＨＥＶ用モータの構造 2. 永久磁石リラクタンスモータ（ＰＲＭ）と 可変磁力モータ（ＶＭＦＭ） 2.1 ＰＲＭとＶＭＦＭの特長 2.2 ＰＲＭとＶＭＦＭの構造 3. 車載モータの構成材料の課題と要求特性 3.1 磁石 3.2 鉄心材料 4. 将来展望 4.1 車載モータの展望 4.2 磁石と鉄心材料／電磁鋼板の展望 3節 ＥＶ用ダイナミックダンパ型 インホイールモータの開発 1.ばね下振動と接地性 2.ばね下振動の抑制法 3.ダイナミックダンパ型インホイ.ルモ.タの概要 4.構造 4.1 ハブ，ナックル部 4.2 モータおよび弾性支持部 4.3 カップリング 5.効果 5.1 ばね下振動の抑制 5.2 接地性の向上 5.3 モ.タへの振動入力低減 6.おわりに 4節 次世代自動車用永久磁石材料の開発と課題 1.NdFeB焼結磁石 1.1 NdFeB焼結磁石特性改良の推移 1.2 残留磁束密度（Br）の改良 1.3 保磁力（HcJ）の改良と課題 1.4 Dy粒界拡散技術による保磁力の改良 1.5 NdFeB焼結磁石の課題 2.フェライト磁石 5節 次世代自動車における モータ用角度センサの開発 1.EV/HEV等駆動用モータ用角度センサ ～レゾルバ～ 1.1 レゾルバの原理 1.2 レゾルバの特徴 2.レゾルバ／デジタル変換器（RD変換器） 2.1 RD変換技術 3. レゾルバの主な車載応用 6節 モーター向け絶縁材料の開発と 耐熱性や電気絶縁性の両立 1.ポリイミドフィルムの製法と構造 2.ポリイミドフィルムの一般特性 2.1 機械的性質 2.2 熱的性質 2.3 電気的性質 2.4 化学的性質 2.5 耐薬品性 3.ポリイミドフィルムの種類とその用途 3.1 ポリイミドフィルム 3.2 モーター絶縁材料としてのポリイミドフィルム 第４章 ECU、ｲﾝﾊﾞｰﾀ、ﾊﾟﾜｰﾓｼﾞｭｰﾙ 1節 カーエレクトロニクスに使われる実装放熱技術と 構成部品・材料への要求特性 1. 自動車用制御システムの動向と エレクトロニクス実装技術 2. EV・HEV化による動向 3. インバータに使われる実装、放熱技術 3.1 放熱経路の低熱抵抗化の例 3.2 放熱経路の拡張、拡大化の例 4. 両面放熱方式における実装技術 4.1 構造と実装技術における課題 4.2 具体的な解決策(事例) 4.2.1 パワーパッケージ用鉛フリーはんだ材の開発 4.2.2 はんだ付け部の構造制御、 ボイドレス組み付け技術 5. カーエレクトロニクス製品における放熱設計の課題 5.1 セラミック基板ーヒートシンク間の応力低減 (構造設計) 5.2 高耐熱モールド樹脂(材料開発) 5.3 高熱伝導導電性接着剤(材料開発) 5.4 高熱伝導基板接着剤(材料開発) 5.5 高熱伝導TIM材料(材料開発) 6. カーエレクトロニクスを構成する材料への要求 6.1 高放熱性 6.2 電気特性 6.3 高信頼性 6.4 低汚染性 6.5 密着性 6.6 価格 2節 EV用パワ.コントロールユニットと パワー半導体モジュール 1.ＥＶの市場動向 2.ＥＶにおける駆動システムと構成電機品 2.1モータ 2.2バッテリ 2.3インバータ(パワーコントロールユニット) 2.4ＤＣーＤＣコンバータ 3.インバータ (パワーコントロールユニット)システムと構成電機品 3.1パワー半導体モジュール 3.2コンデンサ 3.3リアクトル 4.ＥＶ用パワー半導体モジュール 4.1 パワーモジュールに対する要求性能 1）高効率駆動制御 2）放熱特性 3）耐環境・耐久性 4.2 パワーモジュールの構造と放熱経路 4.3 パワーモジュー.ルの信頼性 1）断続動作試験 2）熱疲労寿命試験 3）冷熱サイクル試験 5.ＥＶ用パワー.モジュールの冷却技術 5.1 車載用インバータシステムの冷却方式 5.2 直接水冷型パワーモジュール 5.2.1 直接水冷構造における冷却性能 5.2.2 ヒートシンク設計 1）材 質 2）フィン形状 3）加工方法 5.2.3 流路設計 |
3節 シリコンならびに化合物パワーデバイスの 現状と今後の展望 1.Si.IGBT、Si.MOSFET最新の開発状況と今後の動向 1.1 はじめに 1.2 IGBTの誕生とその性能改善 1.3 逆導通IGBTならびに逆阻止IGBTの開発 1.4 Si.MOSFET開発の現状 2.SiC・GaNパワーデバイスへの期待 2.1 はじめに 2.2 なぜSiC,GaNが注目されているのか 2.3 SiC,GaNスイッチングデバイスの課題 2.4 実使用上の課題と今後の展望 4節 高熱伝導電子材料の放熱技術と 次世代自動車への応用 1.開発経緯 2.高熱伝導電子材料の開発目標 2.1 熱伝導率測定方法 2.1.1 素子発熱法 2.1.2 Xe.フラッシュ法 2.2 開発製品の特徴 2.3 樹脂単体熱伝導率の効果の検証 2.4 樹脂混合物の液晶相発現条件の検討 2.5 充填材との混合による高熱熱伝導樹脂化 2.5.1 充填材の検討 3. 実用性の検討 3.1 耐熱性硬化剤の検討 3.2 熱伝導率測定法による測定値の関係 3.2 熱伝導率測定法による測定値の関係 3.3 高熱伝導材料の温度環境と熱伝導率の関係 3.4 量産機を使用した 高熱伝導基板（2W/m・K以上）の状況 4. 10W/mk以上レベルの実用性への検討 4.1 10W/m・kと13W/m・k の特性評価結果 4.2 10W/m・Ｋと13W/m・Ｋ のまとめ 5. 次世代自動車用途への応用 5.1 10W/m・Ｋ以上の高放熱性が必要な部品 5.2 2W/m・K～3W/m・Kの高放熱性が必要な部品 5.2.1 中容量モ.タ制御用途 5.2.2 配線板用途 第５章 インフラ、充電機器≪標準、規制≫ 1節 EV・PHV向け充電インフラの普及とビジネス展望 1.EVの普及と充電インフラ 1.1 EV普及の課題と必要条件 1.1.1 航続距離の問題"Range Anxiety" 1.1.2 消費者がもつイメージから読み取れる EV普及の課題 1.1.3 EVの普及に不可欠な３大要素 1.2 充電インフラの利用パターンとハードウエアの分類 1.2.1 充電インフラの目的別利用パターン 1.2.2 充電インフラのハードウエア：充電設備の種類 1.3 充電インフラに求められる機能と役割 1.3.1 "Range Anxiety"の解消とバッテリー残量が 少なくなるまで走行できる安心感を提供する 機能・役割 1.3.2 実際の充電場所としての機能・役割 1.3.3 ユーザー利便性向上の為の 付加価値を提供する機能・役割 1.3.4 搭載不要の第二の車載蓄電池としての機能 1.3.5 CO2排出の少ない電力供給と 電力系統（グリッド）の安定化に資する システム構築 1.3.6 電気自動車と太陽光発電の可能性 2.充電インフラの普及に向けた課題 2.1 充電インフラの整備に向けた課題 2.1.1 充電設備導入による費用負担 （初期導入費と維持管理費） 2.1.2 EVが普及するまで充電サービスによる 収入が期待できない 2.1.3 自宅や自社での充電が主となり 外部の充電インフラの利用が少ない 2.1.4 充電時間の長さがネックとなる 単位時間当りの売上の低さ 2.1.5 設置スペースの問題や消防法の規制等で 充電設備の導入が制限されるケース 2.1.6 無料サービスが充電インフラの普及を阻害 2.2 充電インフラの整備に向けた課題： ユーザー視点での「質の問題」 2.2.1 ユーザー視点で問われる充電拠点の質 2.2.2 ユーザー視点での望ましい充電場所 3.ビジネスモデルと普及シナリオ 3.1 ビジネスモデル 3.1.1 収益の源泉となる価値とは： 誰に、どのような価値を提供するのか 3.1.2 収益の源泉となる価値をどのように提供するのか 3.1.3 提供した価値に対して どのような収益モデルで対価を得るか 3.1.4 広域をカバーする会員制充電サービスのメリット 3.2 普及シナリオ 3.3.1 導入・実証フェーズ 2010年～2012年度 3.3.2 普及初期フェーズ 2013年～2018年 3.3.3 普及拡大フェーズ 2018年～2025年 2節 電気自動車用充電機器の開発と求められる材料 1.製品の技術と特徴 2.製品の開発経緯や現状までの取り組み 3.ＥＶ車への応用展開 4.構成部品の課題 5.今後の将来展望 3節 電気自動車向け無線充電システムの開発 1.開発背景，目的について 2.無線充電システム原理 3.本システムの設備概要 3.1 電源系 3.2 送電系 3.3 給湯系 3.4 遮蔽系 3.5 受電系 3.6 放熱系 4.本システムの特長・利点 4.1 シンプル 4.2 低コスト 5.現在の開発状況 5.1 基本技術の研究 5.1.1 送受電効率の改善 5.1.2 送電器価格の低減 5.1.3 車両への影響遮断 5.1.4 安全性確保 5.1.5 電気自動車への充電実験 5.2 実用化技術の研究 6.課題と今後の展望 6.1 送受電効率 6.2 耐運用環境性能 4節 電気自動車用非接触給電技術および 標準化への課題 1.電気自動車用非接触給電技術 1.1 非接触充電方式の原理と開発動向 1) マイクロ波方式 2)電磁誘導方式 3)磁界共鳴方式 1.2 自動車メ.カ.等のアプローチ 1.3 非接触給電方式の比較 2.電磁誘導式非接触給電システム 2.1 電磁誘導方式の原理と回路構成 2.2 電磁誘導方式の開発 3.EV充電のための非接触充電実験評価 3.1 奈良県における実証走行試験概要 3.2 試験結果 4.標準化に向けた取り組みと今後の動向 4.1 標準化に向けた取り組み 4.2 今後の動向（走行中給電） 第６章 エアコン、室内環境、 熱・エネルギーマネージメント 1節 次世代自動車における 車室内環境の現状と技術課題 1.次世代自動車の駆動源 1.1 ダウンサイジング・ターボ車 1.2 クリーン・ディー.ゼル車 1.3 ハイブリッド車 1.4 プラグイン・ハイブリッド車 1.5 電気自動車 1.6 燃料電池自動車 2.次世代自動車の車室内環境への課題 2.1 クリーン・ディ-ゼル車 2.2 電気自動車とプラグイン・ハイブリッド車 2.3 燃料電池自動車 2.4 冷房と暖房に要する動力 3.次世代自動車のエアコン 3.1 電気自動車用暖房システム 3.1.1 PTCヒータ 3.1.2 ヒートポンプ 3.1.3 燃焼式ヒータ 3.2 低水温車（ディーゼル車など）用暖房システム 3.2.1 排気熱回収システム 3.2.2 蓄熱システム 3.2.3 ホットガスヒータシステム 3.2.4 ヒートブースタシステム 3.3 燃料電池自動車（FCV）用エアコンシステム 4.車両の熱マネジメント改善 (1) ランキンサイクル (2) 熱電素子 (3) 排気熱回収システム (4) 蓄熱システム 5.エアコンの改善 (1) ヒータ・シート (2) エジェクタ・サイクル (3) 内部熱交換器 (4) 赤外線カットガラス (5) スリム・クール 2節 ヒートポンプを用いた熱マネージメントと 電気自動車への応用 1.建物空調分野へのヒートポンプの動向 2.業務部門でのエネルギー利用の実態 3.家庭部門でのエネルギー利用の実態 4.ヒートポンプの仕組み 5.ヒートポンプは「再生可能エネルギー」利用技術 6.ヒートポンプを電気自動車の 空調に採用するに当たっての課題とヒント 7.蓄熱システムの利用可能性につい 8.今後の展望について 第７章 樹脂材料 ～軽量化、各種代替技術、EV対応 1節 次世代自動車の軽量化に向けた樹脂の 開発動向と今後の展望 1.自動車に使われる樹脂の種類と部品 1.1 外装樹脂部品について 1.2 内装樹脂部品について 1.3 機能部品について 1.3.1 エンジンルーム内 1.3.2 燃料系部品 1.3.3 電気系部品 2.現世代及び次世代自動車における 樹脂への要求特性と動向 2.1 鉄鋼板代替として 2.2 アルミ二ウム代替として 2.3 ガラスの代替として 2.4 自動車に使われる樹脂素材の推移と今後の予測 2.5 炭素繊維強化プラスチック（CFRP）について 2.5.1 CFRPの物性について 2.5.2 CFRP化の予測 2.5.3 重要な技術的課題 （1） 成形時間の短時間化 （2） 3次元構造の複合材の成形技術 （3） 金属など異種材料との接合技術 （4） 安全設計技術と耐久性 （5） 素材の分別とリサイクル技術 2.5.4 CFRP部品コストと次世代自動車への展開 3.電気自動車（BEV）の熱のマネ-ジメント 2節 次世代自動車用に向けた 樹脂の開発動向と将来展望 1.自動車に用いられる樹脂材料と 次世代自動車で変わる樹脂材料 1.1 自動車に用いられる樹脂材料 1.2 次世代自動車で変わる樹脂材料 1.3 次世代自動車で減っていく樹脂材料 2.次世代自動車における樹脂への要求特性 2.1 次世代自動車で新たに要求される樹脂への特性 2.2 軽量化への要求特性 3.電動化、軽量化の要求に対する樹脂材料の開発事例 3.1 電動化への開発事例.1／ 難燃・耐トラッキング性向上PBT材料 （ジュラネックス NFシリーズ） 3.1.1 ジュラネックス NFシリーズの開発コンセプト 3.1.2 難燃性能と耐トラッキング性 3.1.3 次世代自動車への用途展開 3.2 電動化への開発事例.2／ 耐ヒートショック性向上PPS材料 3.2.1 フォ-トロン（PPS樹脂）耐ヒートショック材料3） 3.2.1 樹脂材料の耐ヒ.トショック性 3.3.1 高強度・高衝撃・高流動PBT材料の 開発コンセプト 3.3.2 機械物性 3.3.3 成形流動性 3.3 軽量化への開発事例 2／ 有機繊維強化POM材料 3.3.1 セルロ.ス繊維複合化POM材料 3.3.2 機械物性と比重の関係 4.今後の樹脂材料開発の方向性 3節 ＥＶ，ＨＥＶの為の自動車軽量化モジュ-ル事例 1.モジュール化の歴史的背景 1.1 ヨーロッパでモジュ.ル化の進んだ理由 1.2 日本で進まなかった理由 1.3 日本の今後の動向 2.テールゲ-トモジュ.ル 2.1テールゲ-トモジュ.ルの樹脂化メリット 2.2テールゲ-トの接着構造 2.3テールゲ-ト重量及びその構成比較 2.4 テールゲートに適する樹脂 2.5 樹脂テールゲート、デザインの自由度 2.6 最近の樹脂テールゲートモジュール採用例 3.樹脂フロントエンドモジュール（樹脂ＦＥＭ） 3.1 ハイドロプラストＦＥＭ 4.樹脂ＥＡ（エナージーアブソーバー） 4.1 Ｘｅｎｏｙ*樹脂ＥＡ実験結果 4.2 Ｘｅｎｏｙ*樹脂ＥＡの特徴 4.3 Ｘｅｎｏｙ*樹脂の特徴 4.4 Ｘｅｎｏｙ*樹脂の歩行鎖保護ＥＡへの対応 4.5 ＣＡＥ解析結果と実験との相関性 5.樹脂フェンダー |
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◆本書のポイント |
次世代自動車 技術書籍
最新情報 http://kyokai.co.jp/ 企業研修協会