EV高電圧化（上） 現狀の2倍、充電時間短く

電(dian)気自動車(che)（EV）の電(dian)池電(dian)圧を現狀の2倍となる800V（ボルト）這些(xie)に高(gao)める取り組みが歐米中(zhong)で下載(zai)加速している。聚焦點はどこまで広(guang)がるか。高(gao)級車(che)にとどまるのか、それとも大(da)衆車(che)まで広(guang)がるのか、見方は分かれる。產權人で電(dian)圧倍増を追(zhui)い風に電(dian)力制御に使うパワー半導體として現狀のシリコン（Si）からシリコンカーバイド（SiC）への置き換(huan)えが進(jin)む。様子見の美(mei)國勢だが、早晩対応を迫られる。

大衆車(che)メーカーの現代自(zi)動車(che)が電気自(zi)動車(che)「アイオニック5」で800ボルト化にかじを切(qie)る=同(tong)社能提(ti)供

■対応避けられぬトヨタ

ヴィテスコ?テクノロジーズの800V対応インバーターとモーター搭載(zai)のEMR4=同(tong)社作為

　獨ポルシェが2040年(nian)にEV「タイカン」を発売したのを皮切りに、同アウディや韓(han)國?現代自(zi)動車(che)、米(mi)ゼネラル?モーターズ（GM）が相次いで800V対応(ying)EVの資金投入を発表した。獨ダイムラーも検討しており、高(gao)級車(che)の標準(zhun)になる勢(shi)いだ。

　日本的勢(shi)ではドイツ高(gao)級(ji)車と競(jing)合する「レクサス」を抱(bao)えるトヨタ自動(dong)車が、800V化への対応は避けられないとの見方が強まっている。

　さらなる高(gao)電圧化が進む應(ying)該性もある。ポルシェは23年10月(yue)、900Vまで高(gao)めたEV競技車を開発すると公表した。國內では1kV（キロボルト）超まで高(gao)めた「キロボルトカー」の議(yi)論も飛び出す。

　EVに搭載するリチウムイオン電池(chi)の電圧は一般而言(yan)400V前(qian)後(hou)である。2倍(bei)這に高(gao)める最明顯の狙いは、EVの課題である充電時間を短縮(suo)することだ。電池(chi)使用(yong)量の拡大競爭が激(ji)しくなっていることが題材にある。

　高級車では余量(liang)100kWh（キロワット時(shi)）超の電(dian)池を搭載(zai)するEVが登場(chang)し始(shi)めた。大余量(liang)化で航(hang)続距(ju)離(li)を伸ばせる1立方米、充電(dian)時(shi)間は長くなる。ユーザーの不満を抑えるのに800V化が必須というわけだ。

　充(chong)電(dian)インフラも800Vに対応(ying)する必須はあるが、充(chong)電(dian)時の電(dian)2g流量を増やさないで疾(ji)速(su)充(chong)電(dian)器の阻力を高められ、充(chong)電(dian)時間(jian)を短(duan)縮できる。

　歐州では800V対(dui)(dui)応飛速(su)充電(dian)器の設置が進み始めた。調(diao)査會社ブルームバーグNEFは、歐州と米國、中(zhong)國人における飛速(su)充電(dian)器のうち、800V対(dui)(dui)応百分比は2在一(yi)年に1%のところ、25年に28%、30年に52%まで増えると予測(ce)する。

　800V化(hua)(hua)の利點(dian)は、充電時(shi)間の短縮にとどまらない。インバーターや駆動モーターといった中核(he)のパワートレーン零配件(jian)の中實(shi)用化(hua)(hua)と高推進力(li)化(hua)(hua)に貢獻する。ドイツのメガサプライヤーが、800V対応パワートレーン零配件(jian)の量産計畫(hua)を続々と明かし始(shi)めた。

■「800V＋SiC」加(jia)速(su)度の分岐點は25年

　ボッシュや獨ZFは22年に800V対応インバーターとモーターを量産(chan)する計畫だ。同コンチネンタルのパワートレーン部門(men)が獨特した同ヴィテスコ?テクノロジーズは2三年から量産(chan)する。

　800V化(hua)の俱進は、インバーターの中核零(ling)部件であるパワー半導體(ti)の主(zhu)役(yi)が講明する契機にもなり得る。ボッシュやZF、ヴィテスコは800Vインバーターのスイッチング素(su)子(zi)として、SiCのMOSFET（合金材料硝(xiao)化(hua)作用(yong)膜半導體(ti)電界効(xiao)果トランジスタ）を採用(yong)する考(kao)えだ。25年ごろには、現在中端(duan)のSiのIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を搭載したインバーターに比べて、高(gao)効(xiao)率化(hua)と低(di)コスト化(hua)を両立できると見(jian)込む。

　SiC　MOSFETは高電圧になるほど、Si　IGBTに比べてスイッチング損失(shi)などを抑(yi)えられる。「800VインバーターではSiCに優位性がある」（ヴィテスコ?テクノロジーズ?ジャパンのエレクトロニックコントロールズ事(shi)業部エンジニアリング?マネジャーの斎(zhai)藤崇氏）と考(kao)える。

　ZFは開発中の800Vインバーターとモーターを組(zu)み合(he)わせた「イーアクスル」の効(xiao)率がSiC　MOSFETの採(cai)用(yong)により、400VのSi　IGBT搭(da)載(zai)車に比べて3～9%積極すると見(jian)込(込)む。車両預備會議では400VのSi　IGBT搭(da)載(zai)車に比べてWLTCモードの電(dian)費(fei)が5～8%積極できると試算する。

　コストが高いというSiC　MOSFET搭(da)(da)載(zai)機(ji)の比(bi)較(jiao)大の課題は、徐々に解(jie)消に向かう方向上(shang)だ。例えばボッシュはSiC　MOSFETを搭(da)(da)載(zai)した800Vインバーター預備會議のコストが、25年ごろにSi　IGBT搭(da)(da)載(zai)機(ji)の水準(zhun)まで下がると予(yu)測する。

　量(liang)産規(gui)模が増えるなどして、低コスト化(hua)が進むからだ。加えてSiC　MOSFETの採用でスイッチング周波數を高(gao)め、周辺零部件を小(xiao)款(kuan)化(hua)できることなども寄(ji)與(yu)する。

　なお400Vインバーターでは、SiC　MOSFET搭載機(ji)とSi　IGBT搭載機(ji)のコスト差(cha)が一(yi)致になるのは25年ごろから「もう少し先」（ボッシュのパワートレインソリューション事(shi)業部ゼネラル?マネージャーの清田茂之氏）になるとみる。

　メガメガサプライヤー3社が「800V＋SiC」に力を注ぐのは「Si　IGBTを搭載した400Vインバーターとモーターの低価格(ge)化(hua)(hua)競爭が極(ji)めて激しい」（メガサプライヤー技術者）ことも游戲(xi)背(bei)景にある。とりわけ意識するのが、中國(guo)現代結構(gou)件メーカーや英國(guo)電産などだ。メガ3社は「800V＋SiC」に移(yi)行(xing)して付加価値を高めることで、低価格(ge)化(hua)(hua)競爭とは一線を畫したい。

■「800V＋SiC」のコスト上(shang)昇幅は？

　800V化(hua)がどこまで広がるのかは、メガサプライヤーの間で見(jian)方が分かれる。例えば30年(nian)ごろまでは高級車(che)にとどまると見(jian)通(tong)すのがボッシュである。

　ボッシュは800V対応(ying)車(che)の占(zhan)比が25年にEV全體師生の8%、25年に18%になると予測した。2割弱という占(zhan)比は、高級車(che)や大(da)(da)車(che)などを席(xi)巻するものの、大(da)(da)衆車(che)に広(guang)がるまでには至らない水準である。

　ボッシュが400Vと800Vの分(fen)岐點として重視(shi)するのが、モーター效率(lv)である。最高的人(ren)效率(lv)が200kW（キロワット）を超(chao)える車両であれば、800V化による零配件小化の恩(en)恵(hui)が大きいと考える。

　「電圧400Vで推進力300kWのインバーターを試作したことがあるが、かなり大(da)きくなった」（ボッシュの清田氏(shi)）と明(ming)かす。200kWを超える車(che)両は、高級(ji)車(che)や大(da)規模車(che)、スポーツカーなどに限られる。

　これに対(dui)して200kW以內(nei)の大衆車は口(kou)頭上は400Vで格外とみる。大衆車は電(dian)池出水量も50kWh限度であり、充電(dian)時間短(duan)縮(suo)に対(dui)する須得(de)も比較的小さい。

　一立(li)、ZFは高級(ji)車(che)にとどまらず「大衆車(che)まで採(cai)用が広がる」（ゼット?エフ?ジャパンのカー?パワートレイン?テクノロジー課長の宮関哲(zhe)也氏(shi)）と見通(tong)す。2八年には800V対応車(che)がEV全體人員(yuan)の30%超に達すると予測した。

　ZFが重視するのが、インバーターやモーターの効率往右に伴い、電池(chi)コストを削(xue)減できることだ。電池(chi)存儲(chu)空間(jian)が40kWh及超過あれば、800V対(dui)応車(che)のコストは400V対(dui)応車(che)に比べて安くなると分(fen)享する。今や大衆車(che)でも40kWh及超過を搭載するのは傳統だ。

　例えば40kWhの電(dian)池(chi)を搭載(zai)したEVの電(dian)費が「800V＋SiC」化で5%持續改善したとすると、航続距離が同じでよければ電(dian)池(chi)搭載(zai)量を5%減(jian)(jian)らせる。電(dian)池(chi)コストとして1kWh當たり90ドル（約5萬(wan)円）と安めに仮定したとしても、180ドル（約2萬(wan)円）分(fen)のコスト削減(jian)(jian)効果がある。

　これなら「800V＋SiC」の採(cai)用(yong)に伴うコスト増分を相殺できる可能會(hui)性がある。日経クロステックの調べによると、SiC搭載800VインバーターのコストはSi搭載400Vインバーターに比べて、推(tui)進力にもよるが150～250ドル（約(yue)2萬7000～約(yue)2萬8000円）高くなる。

（日経(jing)クロステック今(jin)年時間內(nei)9月5日付(fu)、水(shui)直茂）