次世代の電気自動車を実現する技術、パワーエレクトロニクスとは

パワーエレクトロニクスシステムで効率化

私たちの回りには、モーターを利用した数多くの電気製品があります。例えば、EV（電気自動車）では、バッテリーが搭載されていて直流の電気エネルギーを蓄えています。これを交流の電気エネルギーに変換して、交流モーターから駆動力を得ています。この時に、交流モーターの回転数や駆動力をバッテリーのエネルギーを無駄にしないように制御しています。このような、電気エネルギーの変換や制御を中心とした応用システムを「パワーエレクトロニクスシステム」といいます。モーターや電力変換装置、そして制御技術を高めることで、より航続距離の長い高性能なEVが実現されます。

走行条件に合わせて効率よく動くモーター

モーターは磁束と電流の積に比例した駆動力を発生します。EVでは大きな磁束が得られる永久磁石を利用した、永久磁石交流モーターが使用されています。この永久磁石には性能を高めるためにレアアースが使用されていて、資源調達が不安視されています。また、永久磁石交流モーターの効率が最もよいのは、時速50km程度で平坦な道を走るときに限られます。実際には、車はさまざまな条件で走行しています。そこで、永久磁石を使用しないで、走行に合わせて効率がよくなる磁束の大きさと電流を制御できる、新しい交流モーターの開発が期待されています。

自在なエネルギー変換とロスを減らす電力変換技術

交流モーターを動かすためには、バッテリーの直流エネルギーを交流エネルギーに変換するインバータという電力変換装置が必要です。この装置には半導体を利用したスイッチが利用されていて、直流を交流に効率よく変換することができます。新しい交流モーターは、磁束を発生させるために電磁石の原理を利用しているため、走行に合わせて効率をよくする制御に加えて、複雑な制御方法が必要となります。
エネルギーの効率的利用は、環境を重視する次世代の大きな課題です。パワーエレクトロニクスシステムは、そのための重要な技術を提供するのです。

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先生情報 / 大学情報

長崎大学工学部工学科電気電子工学コース教授阿部貴志先生

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パワーエレクトロニクス工学、電気電子工学

メッセージ

照明、エアコン、テレビ、電車、電気自動車、パソコンやスマホ、もちろんネットワークの情報サービスにも、私たちの生活には多くの電気エネルギーが利用されています。今、再生可能エネルギーへの転換など、エネルギー問題は大きな変革期を迎えています。
電気エネルギーを持続的に、地球にやさしく作り、確実に安定して送り、配り、そして無駄なく使う。
電気のある豊かな生活を高度な技術で支え、持続可能な未来社会を創造する。この伝統ある長崎の地から、私たちは世界へ発信しています。

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