EV・HEV 書籍
 
No.1634
 
 
 

★“消える部品”“残る部品”“生まれる部品”激変する自動車産業で生き残る戦略とは?   
★増える部品の『求められる性能』 『構成材料』 『使われ方』 『周辺材料との関係』を収録!!

≪航続距離を延ばすための!≫

次世代自動車(EV・HEV・PHEV)で
変わる部品・材料と熱管理技術

発 刊:2011年10月30日  体 裁:B5判 328頁  定 価:80,000(税抜)
※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 本書はこんな問題点に迫ります

 ◎ 次世代自動車に求められる材料と材料技術
 ◎ これからの自動車に求められるエレクトロニクス放熱部材・放熱設計
 ◎ 次世代車のための放熱冷却と熱設計
 ◎ 次世代パワーデバイスのパッケージ、回路部、筐体設計の工夫
 ◎ 車載リチウム二次電池モジュールの温度・空冷管理と適切な配置
 ◎ バッテリー(セル、モジュール、パック)熱性能設計
 ◎ 車載用DC−DCコンバータの高効率化、信頼性向上技術
 ◎ EV・HEV用の小型軽量DCパワーリレー、高電圧システムと遮断技術
 ◎ SiCパワーモジュール用封止材料のモジュールを用いた信頼性試験
 ◎ HEV・EVモーター冷却潤滑兼用油の選定と冷却性の評価
 ◎ EV・HEVにおける補機類の電動化動向
 ◎ EV用車載充電器の寿命・信頼性、電気安全性、EMC対策

 ◎ 次世代自動車の空調に求められる材料技術と空調システム
 ◎ EV・HEVに求められる高機能ガラス 
 ◎ 空調システムと断熱ガラス、断熱材、空調シート、空調ステアリング特性
 ◎ 空調システムの変化で求められる熱負荷低減、熱移送、熱利用、
                        環境対応、騒音低減技術と材料特性

 ◎ 自動車排熱の貯蔵・利用技術とケミカル蓄熱技術
 ◎ ケミカルヒートポンプによる自動車廃熱回収利用技術
 ◎ ケミカルヒートポンプシステムの自動車関連開発事例
 ◎ 熱電発電・排熱回収技術と自動車への応用技術
 ◎ 自動車用熱電変換モジュールの開発動向および課題
 ◎ 自動車のエネルギー効率と燃費向上のための排熱利用


 ◎ 樹脂メーカーが考える電気自動車市場とその“狙いどころ”とは?
 ◎ EV・HEVに向けた自動車の軽量化、
             熱マネージメントにおける樹脂材料の開発動向
 ◎ EV/HEVにむけた自動車軽量化技術とモジュール化
 ◎ 軽量化と安全性、耐久性、信頼性、コストの両立
 ◎ 量産型電気自動車車体へのCFRP導入

■ 執筆者(敬称略)

ビー・エム・ダブリュー(株)
(株)デンソー
岡野電線 (株)
日産自動車(株)
(株)日立製作所
パナソニック電工(株)
(株)ADEKA
(株)安川電機
出光興産(株)
(株)ジェイテクト
NTN(株)
ニチコン(株)
カルソニックカンセイ(株)
岡山大学

山根 健
松村 靖
贄川 潤
平井敏郎
黒須俊樹
吉谷克美
日渡謙一郎
原英則
坪内俊之
川原禎弘
石井卓哉
古矢勝彦
原潤一郎
渡邊裕

日本板硝子(株)
名古屋大学
千葉大学
(株)デンソー
(独)物質・材料研究機構
(財)電力中央研究所
(株)小松製作所
(株)三五
三菱自動車工業(株)
三菱樹脂(株) 
旭化成ケミカルズ(株)
(株)JSP
宇部興産機械(株)
室町隆
小林敬幸
小倉裕直
布施卓哉
篠原嘉一
神戸満
儲仁才
長谷周一
伊藤繁
保谷敬夫
鍋島勝己
佐々木秀浩
岡本昭男

■ 目  次

◆ 第1章 次世代自動車で変わる部材・設計と技術課題と今後の動向

◇ 第1節 次世代自動車に求められる材料と材料技術

1.車体軽量化の重要性
2.BMWの電気自動車開発
3.改造型電気自動車の問題点
4.量産型電気自動車車体へのCFRP導入
 4.1 Life Driveコンセプト   
 4.2 CFRP製の車体
5.将来展望

◇ 第2節 次世代自動車における駆動源の動向予測

1. 自動車用駆動源の概括
 1.1 ハイブリッド車
 1.2 クリーン・ディーゼル車
 1.3 電気自動車
   (1) コスト
   (2) 航続距離
   (3) 充電時間
   (4) 充電インフラ
 1.4 プラグイン・ハイブリッド車
2. 解決すべき駆動源の課題
 2.1 ハイブリッド車
 2.2 クリーン・ディーゼル車
 2.3 電気自動車
 2.4 プラグイン・ハイブリッド車


◇ 第3節 これからの自動車に求められるエレクトロニクス放熱部材・放熱設計

1.カーエレクトロニクスの概要
2.車載エレクトロニクスに求められる技術
 2.1 品質保証      
 2.2 ECU実装技術の動向
3. 車載エレクトロニクスの放熱課題
4. 放熱設計の必要性
5. 放熱設計の考え方 
 5.1 放熱問題のトレンド   
 5.2 ECU構造と放熱の考え方
6. 放熱技術の実際
 6.1 パワーデバイスのパッケージによる高放熱
 6.2 回路部の設計による工夫     
 6.3 筐体の工夫
 6.4 ECU構造による放熱性の違い  
 6.5 ハイブリッドECUによる高放熱化
 6.6 高密度高放熱基板の利用
 6.7 シミュレーションを活用した放熱設計
  6.7.1 シミュレーション活用のねらい    
  6.7.2 CAE導入の促進
  6.7.3 熱シミュレーションモデルの作成  
  6.7.4 熱シミュレーションの実際
7. ハイブリッド車における放熱技術
 7.1 ハイブリッド車への市場ニーズ     
 7.2 PCUの構造概要
 7.3 両面冷却による放熱性向上       
 7.4 両面冷却の効果


◇ 第4節 次世代車のための放熱冷却技術とそのデバイス

1.放熱冷却と熱設計
2.ヒートパイプについて
 2.1 ヒートパイプの原理と特徴        
 2.2ヒートパイプの種類と方式
 2.3 ヒートパイプの限界と活用上の注意
3.ヒートシンクについて
 3.1ヒートシンクの基本性能          
 3.2ヒートシンクの種類と特徴
 3.3 ヒートシンクの具体例と使用上の注意点
4. ペルチェモジュールについて
 4.1ペルチェモジュールの原理と特徴   
 4.2 ペルチェモジュールの信頼性
 4.3 アクティブ冷却または加熱エンジンとしてのペルチェモジュール
5.その他の冷却技術とデバイス


◇ 第5節 車載リチウム二次電池モジュールにおける温度対策
                         〜温度・空冷管理と適切な配置〜

1.新型EV搭載バッテリー
 1.1 新型EVパックの熱性能設計
 1.2 セル毎の性能バラツキ抑制設計
2.新型HEV搭載バッテリー
 2.1 バッテリーパック仕様         
 2.2 ハイブリッドシステム要求仕様
 2.3 バッテリー熱性能設計
  2.3.1 セル     
  2.3.2 モジュール    
  2.3.3 パック
  2.3.4  電池熱性能の検証結果

◇ 第6節 次世代自動車用パワーモジュールに求められる耐環境性能・信頼性評価技術

◇ 第7節 EV・HEV用の小型軽量DCパワーリレー

1. 電動化自動車の高電圧システム
2. リレーの直流高電圧遮断
 2.1 直流回路の遮断         
 2.2 雰囲気ガス熱伝導率とアーク走行性能
 2.3 雰囲気ガスとアーク電圧     
 2.4 アーク遮断模式図および遮断波形
3. 開発したリレーの仕様

◇ 第8節 次世代SiCパワーモジュール周辺技術と高耐熱絶縁材料の今後

1. SiCパワー半導体を想定した封止材料の開発
2. ナノテクレジンBYX−001,BYX−001Gの特性
 2.1 耐熱性    
 2.2 絶縁性  
 2.3 モジュールを用いた信頼性試験

◇ 第9節 EV/HEVパワートレインにおける電力変換技術

1.EV/HEVパワートレインへの要求
 1.1.方式別に見る要求       
 1.2.使用環境から来る要求
2.各種電力変換装置とその特徴
 2.1.変換対象毎の電力変換装置 
 2.2.EV/HEVに用いられる電力変換装置
 2.3.要求に対する電力変換装置の応用
3.電力変換装置とパワー半導体
 3.1.パワー半導体の種類
 3.2.EV/HEVの要求に対するパワー半導体の対応
4.次世代パワー半導体
 4.1.次世代パワー半導体とは    
 4.2.次世代パワー半導体の開発動向
 4.3.次世代パワー半導体のEV適用事例

◇ 第10節 HEV・EVモーター冷却潤滑兼用油の選定について

1.検討に用いた潤滑油基油
2.基油物性が熱伝達率に与える影響の解析
 2.1 強制対流の熱伝達率      
 2.2 自然対流の熱伝達率
3.熱伝導率と分子構造との相関
 3.1 溶媒の熱伝導率        
 3.2 潤滑油基油分子による熱伝導メカニズム
 3.3 分子動力学シミュレーション 
 3.4 熱伝導率に及ぼす分子構造因子の影響
4.熱伝導率と体積抵抗率との関係
5.冷却性評価


◇ 第11節 補機用アクチュエータ動力源の電動化技術

1.EVにおける補機類の電動化動向
2.HVにおける補機類の電動化動向
3.油圧システムの動力源の電動化技術
4.ドライブトレーン用油圧動力源の電動化技術
5.ドライブトレーン用電動油圧ポンプへの要求
 5.1 小型・高効率化    
 5.2 高応答性    
 5.3 静粛性
6.ドライブトレーン用電動油圧ポンプの開発動向
7.ドライブトレーン用電動油圧ポンプの開発事例
 7.1 ポンプ 7.2 モータ  
 7.3 コントローラ   
 7.4 インテグレート化
 7.5 フェールセーフ機能
8.H-EPSシステム
 8.1 パワーステアリングの電動化の流れ  
 8.2 電動化の狙い(低燃費への貢献)
 8.3 H-EPSシステム概要            
 8.4 要素技術 
 8.5 将来の電動パワーステアリング
9.EV、HVにおける補機動力源電動化の将来技術動向

◇ 第12節 電気自動車,ハイブリット車向け電動ポンプ用樹脂すべり軸受

1.電気自動車,ハイブリッド車の冷却システム
2.電動ポンプの構造
 2.1 マグネットドライブ式遠心ポンプ
 2.2 樹脂すべり軸受
3.ベアリーAS5704製樹脂すべり軸受
 3.1 特長 3.2 各種軸受の比較
 3.3 PPS樹脂軸受の比較
 3.4 ベアリーAS5704材の摩耗量
 3.5 ベアリーAS5704材の限界PV値


◇ 第13節 EV関連技術の開発動向

1.EV用車載充電器の概要
2.車載充電器に要求される性能
 2.1 電気的性能   
 2.2 インターフェース  
 2.3 寿命・信頼性
 2.4 電気安全性   
 2.5 EMC
3.車載充電器の開発動向
 3.1 高効率化     
 3.2 小型化
4.EV/HV用DC−DCコンバータの概要
 4.1 DC−DCコンバータの必要性
 4.2 車載用DC−DCコンバータに要求される性能
  4.2.1 高効率化     
  4.2.2 信頼性
5.車載用DC−DCコンバータの開発動向
 5.1 スイッチング回路方式      
 5.2 デジタル化
6.充電設備の概要
 6.1 EV/PHV用充電器の種類   
 6.2 急速充電器の働きと規格
 6.3 充電器の使い方         
 6.4 充電器の使い分け
7.蓄電機能付急速充電設備の概要

◆ 第2章 HEV/EVに求められる冷暖房・空調技術と材料技術

◇ 第1節 次世代自動車の空調に求められる材料技術

1.熱負荷低減
 1.1 空調風吸込口   
 1.2 断熱ガラス  
 1.3 断熱材
2.熱移送
 2.1 換気熱回収    
 2.2 空調シート 
 2.3 空調ステアリング
3.熱利用
 3.1 排気熱回収
 3.2 熱電素子
 3.3 蓄熱 
 3.4 ランキンサイクル 3.5 吸収式冷凍サイクル
 3.6 吸着式冷凍サイクル 3.7 磁気冷凍サイクル
4.環境対応
5.騒音低減
 5.1 車室内のブロワファン騒音および空調風の吹出し気流音
 5.2 電動コンプレッサの作動音


◇ 第2節 デシカント調湿技術を用いた 電気自動車向け省エネ型空調システム

1.デシカント材の調湿特性
2.電気自動車の防曇や暖房の観点から見たデシカント材の活用
3.高分子収着剤を塗布したデシカント材による吸脱着実験
4.デシカント調湿技術を用いた電気自動車向け省エネ型空調システム


◇ 第3節 EV・HEVに求められる高機能ガラス

1.自動車用ガラスとは
 1.1 法規制
 1.2 構造        1.2.1 合わせガラス   1.2.2 強化ガラス
2.EV・HEVに求められる高機能ガラス
3.高機能ガラス
 3.1 軽量化 3.1.1 ガラスの薄板化 3.1.2 樹脂窓
 3.2. 小型化・軽量化のための代替機能
  3.2.1 超撥水ガラス 3.2.2 発熱ガラス
 3.3 空力特性向上
  3.3.1 ガラスデザイン 3.3.2 ガラスアンテナ
 3.4 エアコン負荷軽減
  3.4.1 ソーラーコントロールガラス 3.4.2 調光ガラス
  3.4.3 曇らないガラス
 3.5 発電するガラス
 3.6 遮音ガラス
 3.7 有害物フリー・リサイクル

◆ 第3章 HEV/EVにおける蓄熱・潜熱技術とヒートポンプの応用技術
◇ 第1節  化学蓄熱・ケミカルヒートポンプによる自動車廃熱回収利用技術の実用化研究

1. エネルギーの3R有効利用
2. 蓄熱によるエネルギー有効利用
3. ヒートポンプによるエネルギー有効利用
4. ケミカルヒートポンプの作動原理
6. ケミカルヒートポンプシステムの自動車関連開発事例
 6.1 エンジン廃熱蓄熱コールドスタート解消ケミカルヒートポンプシステム
 6.2 冷凍車両用エンジン廃熱蓄熱型冷熱生成ケミカルヒートポンプシステム
 6.3地域エネルギーリサイクル有効利用ケミカルヒートポンプコンテナシステム


◇ 第2節  自動車排熱の貯蔵・利用技術(ケミカル蓄熱技術)

1. 車両における蓄熱技術
2. ケミカル蓄熱の概要
 2.1.ポテンシャル
 2.2.ケミカル蓄熱装置の構成と作動原理
  2.2.1.放熱工程
  2.2.2.蓄熱工程
 2.3.ケミカル蓄熱に関する検討事例
 2.4.実用化へ向けた課題
  2.4.1.固体充填層の最適設計 
  2.4.2.繰り返し耐久性の確保
  2.4.3.コストダウン
3. 固体充填層における連成モデルの構築
 3.1.連成モデルの概略
 3.2.解析の高精度化
  3.3.解析値と実測値との比較
  3.3.1.水和反応率の測定についての概要   
  3.3.2.反応装置の構成
  3.3.3.CaO(s)/H2O(g)の水和反応率における精度検証

◆ 第4章 熱電発電・排熱回収技術と自動車への応用技術


◇ 第1節  高効率熱電変換材料の現状と自動車応用

1.1 熱電材料とは
1.2 熱電変換の基礎
1.3 熱電材料の現状
 (1) 材料性能の推移
 (2)実用化された材料
2.1 自動車応用に求められる素子性能<br>
2.2 今後の課題

◇ 第2節  気密ケース入り熱電変換モジュールの開発と自動車への応用

1. 自動車用熱電変換モジュールの開発動向および課題
2 . 両面スケルトン・モジュール
3. 気密ケース入りモジュール
4. 気密ケース入りモジュールによる設置自由度の拡大

◇ 第3節  熱電発電による自動車の廃熱回収技術

1.熱電発電とは
2.階ELK製熱電発電モジュール
3.熱電発電システムの基本構成
4.外付け型熱電発電器
 4.1 熱交換ユニットの基本構成と特長
 4.2 熱電発電器の設計・試作
 4.3 実機テストベンチの設計・試作
 4.4 試験方法
 4.5 試験結果
5.EGR兼用熱電発電器
 5.1 基本構成と特徴
 5.2 設計及び試作
 5.3 発電実証試験結果
6.沸騰凝縮型熱電発電器
 6.1 作動原理
 6.2 特長
 6.3 要素技術の開発
  6.3.1 多管径蒸発器の開
  6.3.2 フィン一体型高温側電極の開発
  6.3.3 高性能水冷板の開発
6.4 3kW級熱電発電器の開発
 6.4.1 設計・試作
 6.4.2 試験装置と方法
 6.4.3 試験結果
7. 熱電発電器の実用化における課題と今後の展開

◆ 第5章 自動車用樹脂材料・加工技術の現状と今後の展望

◇ 第1節 自動車メーカーが求める樹脂材料

1.自動車への樹脂材料の適用
2.ガラスの樹脂化

◇ 第2節 EV・HEVに向けた自動車の軽量化、熱マネージメントにおける樹脂材料の取り組み

1.CO2排出量と自動車の燃費
2.車両の材料構成           
3.車両用材料比較
4.車両の樹脂化動向と軽量化
 4.1 鋼板代替としての樹脂化 
 4.2 アルミダイカスト代替としての樹脂化
 4.3 モジュール化による軽量化
5.車両の熱マンージメント
6.さらなる軽量化、熱マネージメントに向けて
 6.1 樹脂グレージング  
 6.2 内装材の高発泡化 
 6.3 ガラス繊維起毛発泡
 6.4 炭素繊維複合材への期待

◇ 第3節 EV/HEVにむけた自動車軽量化技術

1.ポリアミド(PA)樹脂による軽量化効果と使用量推移
2.樹脂メーカーとしての軽量化へのアプローチ
 2.1 提案型用途開発への取り組み    
 2.2 設計支援のためのCAE技術
3. 軽量化とコストダウンを容易にさせる加工技術
 3.1 RFM技術   
 3.2 ACW R 技術   
 3.3 金属との複合化技術

◇ 第4節 ハイブリッド発泡技術による自動車部品の軽量化技術

1.EUの自動車CO2規制1)2)
2.CO2排出規制への取り組み
3.JSPの軽量化部品提案
4.ミラポリカボード
5.ハイブリッド発泡技術(SPF、SPB)
 5.1 SPF(スーパーフォーム)     
 5.2 SPB(スーパーブロー)
6.樹脂性ドアパネル
 6.1 芯材開発              
 6.2 自動車ドアパネルの試作


◇ 第5節 射出発泡成形による自動車部品の軽量化技術及び応用展開

1.金型キャビティ拡張発泡成形法
 1.1.発泡成形動作      
 1.2.発泡成形機
2.自動車部品(内装)への発泡適用事例
 2.1.製品軽量化        
 2.2.製品外観改善(発泡成形+金型CP法)
 2.3.製品外観改善(複合射出発泡成形)
 2.4.製品外観改善(多層射出発泡成形)
3.自動車部品(外装)への発泡適用事例
 3.1.射出発泡成形品の塗装性     
 3.2.射出発泡成形品の製品強度
4.射出発泡成形の応用展開技術
 4.1.製品超軽量化発泡成形      
 4.2.高充填率サンドイッチ射出成形
 4.3.金型交換式多層射出成形     
 4.4.機能化発泡成形

 

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