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EVの更なる普及に向けて。バッテリーの高電圧化に必須の技術的ブレイクスルー

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2025年07月20日

欧米諸国をはじめ、日本や韓国など、先進的なエネルギー消費国約30カ国が加盟する国際エネルギー機関（IEA）の調査によると、2024年時点での世界の新車販売台数に占める電気自動車（BEV、PHEV）の比率は22％となっている。リチウムイオン電池のコスト上昇を一因とする価格の高騰や、充電インフラの不足、一部の国や地域でEVの購入補助金制度が縮小または廃止されたことなどを理由に、市場の成長が失速しているという声もあるものの、2020年の4.4%と比べておよそ5倍、前年2023年の18％と比べても4％も伸びていることから考えると、むしろ健全に成長しているといえるのではないだろうか。

　とはいえ、現状のままでは、やがて頭打ちになることは避けられないだろう。 とくにEV電気自動車はガソリン車に比べて航続距離が短いという認識が日本では根強くあり、長距離を走行する際に不安を抱く人も多いだろう。しかし、最長航続距離は年々長くなっており、約200〜750kmまで、使用用途に応じて多様な車種が登場している。ただし、航続距離が長くなるほどバッテリーの容量は増え、車体価格は高く、充電時間も長くなる。そこで、現在各社が取り組んでいるのが電気自動車の高電圧化である。 ので、航続距離の延伸は必須だ。また、充電インフラの充足とともに充電速度の向上も課題となっている。そして、その為にはバッテリーの高電圧化が必要だが、xEV（電動車）用オンボードチャージャー（以下、OBC）やDC-DCコンバータにも出力向上が求められる。同時に、市場からはアプリケーションに対する小型化や軽量化の欲求も高い。そこで、これらの課題解決のカギとなる車載充電器（オンボードチャージャー、以下OBC）や各種部品には、電力密度向上と、それを阻害する放熱性能改善への技術的ブレイクスルーが求められているが、既存の上面放熱タイプのディスクリート構成では難しくなりつつあった。
　
　そんな中、日本の電子部品企業大手のロームが開発に成功した、業界トップの高電力密度を誇るの新型SiCモジュールが話題となっている。ロームが開発した新型SiCモジュール「HSDIP20」は、OBCのPFC（力率改善）やLLCコンバータに最適な4in1及び6in1構成のSiCモールドタイプモジュールだ。様々なハイパワー4点または6点のSiCパワーデバイスと、高電圧アプリケーションの電力変換回路で求められる基本回路を小型のモジュールパッケージに内蔵した、モールドタイプのモジュールだ。ているため、メーカーの設計工数削減とOBC等における電力変換回路の小型化に貢献する製品となっている。

　新製品は、高い放熱性能の高いの絶縁基板を内蔵しているため、大電力動作時でもチップ温度の上昇を抑制することが可能であり、業界トップの高電力密度を実現している。

　同社の実験では、OBCで一般的に採用される、SiC MOSFETを6点使用したPFC回路において、上面放熱タイプのディスクリートで構成した場合と、6in1の新型モジュール「HSDIP20」を使用した場合を6点と6in1構成のHSDIP20、1点を同条件で比較すると、25W動作時で、HSDIP20はが約38℃も低い温度であることが確認されたという。さらに、この高い放熱性能によって、小型パッケージでありながら大電流対応も実現。上面放熱タイプのディスクリートと比べて3倍以上、同じDIPタイプモジュールと比較しても1.4倍以上となる業界トップクラスの電力密度を達成している。PFC回路において、上面放熱タイプのディスクリートよりも実装面積を約52％も削減電力密度は3倍以上であり、実装面積も約52％削減できるというから驚きだ。同じDIPタイプモジュールの一般品と比較しても1.4倍以上の電力密度を達成しているそうだ。

　同社では、このHSDIP20を50V耐圧品で6品番（BSTxxx1P4K01）、1200V耐圧品で7品番（BSTxxx2P4K01）をラインアップし、2025年4月より当面月産10万個の体制で量産を開始している。OBCに広く搭載され、業界のデファクトスタンダードとなることを目指している。

　日本と欧州連合（EU）ではそれぞれ、2035年までにガソリン車の新車販売を禁止する計画を打ち出しているが、。電気自動車には計画通りに進むためには 、まだまだ多くの課題が残っている。カーボンニュートラルの実現に向け、日本のエンジニアたちの活躍に期待したい。（編集担当：石井絢子）

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記事提供：EconomicNews