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デンソー 電子基盤技術統括部 担当部長 神谷 有弘 氏
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デンソー 電子基盤技術統括部 担当部長 神谷 有弘 氏

 新材料の登場がものづくりに劇的な変化を及ぼす。この“法則”が、クルマの電動化や低燃費化、知能化を支える車載機器で顕著になってきた。車載機器は小型・軽量化が進むにつれて熱設計が難しくなっている。この課題を新材料が解決に導く可能性がある。一方で、新材料を使いこなすためには乗り越えなければならない壁もある。だからこそ、「これからの車載機器の熱設計は面白い」と言うのが、「技術者塾」において「車載電子機器の高耐熱・放熱設計を事例解説」の講座を持つ、デンソー電子基盤技術統括部担当部長の神谷有弘氏だ。同氏に車載機器の熱設計のトレンドを聞いた。(聞き手は近岡 裕=日経 xTECH)

自動車の進化を支える車載機器の重要性は日増しに大きくなっています。車載機器の開発設計における最前線のトレンドを教えてください。

神谷氏:最も注目度が高く、これから開発が進んでいくのはシリコンカーバイド(SiC)製パワー半導体(以下、SiCパワー半導体)でしょう。インバーターやコンバーターなど電力変換器の心臓部のデバイスです。

 期待が膨らむのは、現行のシリコン(Si)製パワー半導体(以下、Siパワー半導体)に比べて、大幅な効率向上と小型化を実現できる可能性があるから。クルマに低燃費という価値をもたらすことに加えて、車体への搭載性を高めるという利点もあります。既に電車のインバーターなど一部で実用化され始めましたが、車載機器としての本格的な実用化はこれから。その課題の1つが熱設計です。

 SiCパワー半導体は耐熱性が高く250~300℃の高温でも動作が可能です。この高温環境で使えるなら、インバーターやコンバーターを使う車載部品の放熱設計を簡素化できます。

 例えば、エンジンとモーターの両駆動源を持つトヨタ自動車のハイブリッド車(HEV)「プリウス」などの場合、現行では2つの冷却系を備えています。冷却温度が110℃のエンジン向け冷却系と、冷却温度が65℃のPCU(パワーコントロールユニット、インバーター+昇圧コンバーター)向け冷却系です。現行のPCUにはSiパワー半導体を使っています。これをSiCパワー半導体に置き換えることができれば、エンジンとPCUの冷却系を共通化し、65℃の冷却系をなくすことが可能です。もっと言えば、PCUを水冷から空冷にすることもできるかもしれません。