JAJA705B September   2022  – February 2026 AM2631 , AM2631-Q1 , AM2632 , AM2632-Q1 , AM2634 , AM2634-Q1 , UCC14130-Q1 , UCC14131-Q1 , UCC14140-Q1 , UCC14141-Q1 , UCC14240-Q1 , UCC14241-Q1 , UCC14340-Q1 , UCC14341-Q1 , UCC15240-Q1 , UCC15241-Q1 , UCC5870-Q1 , UCC5871-Q1 , UCC5880-Q1 , UCC5881-Q1

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   商標
  4. はじめに
  5. アーキテクチャとトレンド
    1. 2.1 2 レベルと 3 レベルのインバータ
    2. 2.2 e アクスルと X-in-1 アーキテクチャ
    3. 2.3 トラクション インバータ設計の他のトレンド
  6. トラクション インバータを実現するための重要なテクノロジー
  7. マイコンとパワー マネージメント IC
    1. 4.1 C2000™ ファミリ
    2. 4.2 パワー マネジメント IC
  8. 絶縁型ゲート ドライバ
  9. 低電圧絶縁型バイアス電源
  10. 高電圧絶縁型バイアス電源
  11. DC リンク アクティブ放電
  12. モーターの位置センシング
  13. 10絶縁型電圧 / 電流センシング
    1. 10.1 絶縁型電流検出
    2. 10.2 絶縁電圧検出
  14. 11システム エンジニアリングとリファレンス デザイン
  15. 12まとめ
  16. 13参考資料

e アクスルと X-in-1 アーキテクチャ

システム レベルの統合を改善する一例として、パワー エレクトロニクス、電気モーター、トランスミッションを 1 つのハウジングに組み合わせた e アクスルの実装があります。e アクスルは、より高いトルクと最高速度を実現することでモーターの性能を向上させます。また、冷却能力とコイル巻線構造の改善により、電力密度とモーター効率が向上します。e アクスルは現在すでに一般的に使用されており、フロントとリアの両方のアクスル ドライブ、およびデュアル モーター車両に搭載されています。

統合は電動パワートレインの追加部品へと拡張できます。この結果、X-in-1 システム統合というトレンドが進んでいます。これは、より多くのパワートレイン部品を組み合わせ、サイズ、コスト、効率、重量の改善につなげるものです。X-in-1 設計には、標準的な組み合わせはありません。一般に、表 2-1 の部品を最大 12-in-1 レベルまで組み合わせることができます。

表 2-1 電動パワートレインにおける部品統合のさまざまなレベル
部品X-in-1 設計名
E モーター3-in-1 (e アクスル)6-in-18-in-112-in-1
反転
ギアボックス
オンボード充電器 (OBC)
HV DC/DC コンバータ
パワー ディストリビューション ユニット (PDU)
車両制御ユニット (VCU)
バッテリ管理システム (BMS)
スタータ ジェネレータ
インテリジェント昇圧モジュール
熱管理
正温度係数 (PTC)

これらの X-in-1 レベルのいずれにおいても、一般に、以下の 3 種類の手法があります (表 2-2 を参照)。

  1. 筐体内の X-in-1:さまざまなコンポーネント基板を 1 つの筐体に統合します。
  2. 基板上の X-in-1:機能を 1 つの基板に統合します。
  3. デバイス内の X-in-1:機能を 1 つのマイコンに統合。
表 2-2 X-in-1 統合の設計手法
統合要素単一筐体単一基板単一チップ
スケーラビリティ高 – 各機能に特定の PCB があるスケーラビリティが低い
負荷共有負荷が少ない – 各マイコンは過負荷なくリアルタイム タスクに集中複数のマイコン間で作業を共有負荷が高い – マイコンは多くのリアルタイム タスクを同時に処理
安全常に確保する必要がある
可用性独立した動作単一基板設計と単一チップ設計の中間共通コンポーネント (マイコン、PMIC など) に故障が発生した場合、可用性なし
レイアウトレイアウトが容易レイアウトが困難。熱、EMC に関する懸念がある
ソフトウェア複雑度が低い複雑度が高い
複数のスポットで熱を分散単一の熱スポットのため、アクティブな冷却が必要な場合がある
リソースさまざまなプロセッサ コンポーネントを使用してスケーラビリティを確保カスケード接続設計が必要
通信ケーブル、コネクタ、PHY が必要ケーブル、コネクタ、PHY は不要
リソースの拡張GPIO エクスパンダは不要GPIO エクスパンダが必要な場合がある固定されたリソースおよびピン数のため、追加のロジックが必要な場合がある
設計重量重い – 複数の基板と配線による軽い
設計サイズ最大の体積 (基板積層構成)高さを低く抑えた単一基板設計

8-in-1 アーキテクチャは、2025 年に市場の主流となりました。2030 年以降は、12-in-1 統合が、より低機能な 6-in-1 統合バージョンと並んで、大きなシェアを占めると予想されています。現在、統合は主に中国によって推進されています。