車載電装部品の熱・高電圧化対策と絶縁評価技術の基礎

脱炭素化に向けて、各種モビリティの電動化開発が積極的に推し進められている。世界中で急速に普及している電気自動車 (EV) では、急速充電器の高パワー化だけでなく、駆動モータ、SiCインバータ、バッテリーパック、バスバー等の各電装品において800Vアーキテクチャの高電圧化、高周波スイッチング化が進んでいる。開発競争が進む今、安全性、信頼性の観点から製品の高耐電圧性、高耐熱性、高熱伝導性の性能を保証するためには、主要な電装部品の熱・高電圧対策に加え、高機能樹脂素材を含めた電気絶縁特性の評価試験方法 (ACとインパルス) を習得することは不可欠である。 　本セミナーでは、電動化モビリティの高電圧絶縁技術と関連のIEC国際規格について最新の進展を紹介しながら、産業用とEV用インバータ駆動モータの全構成システムの製品設計開発に必須の部分放電計測と絶縁評価技術の基礎から解説し、原理から理解することで製品の信頼性絶縁評価法を習得することを目的としている。

1. 電動化モビリティの車載電装部品の最新の技術動向
   1. EV駆動モータの高耐熱・高耐電圧化に向けた開発動向
   2. パワーデバイス、バッテリー、バスバー等の熱・絶縁技術動向
   3. 高機能性・高性能な樹脂・セラミック絶縁材料の開発動向
2. 電気的絶縁特性の評価方法の基礎
   1. 絶縁材料の各基本特性
      • 耐電界性
      • 誘電特性
      • 耐熱性
      • 熱伝導性
      • 吸水性
      • 空間電荷蓄積
   2. 環境要因で変化する電気的特性
   3. 樹脂材料の絶縁劣化メカニズム
   4. 絶縁破壊電圧ではわからない耐電圧性を左右する樹脂材料の特性?
   5. モータ、パワー半導体モジュールの絶縁構造と弱点部位
   6. 絶縁破壊につながる部分放電 (PD) 、沿面放電、電気トリー進展とは何か?
   7. PD発生電圧 (PDIV) の予測方法
   8. PD特性の周囲環境の依存性
      • 温度
      • 湿度
      • 気圧
   9. ACとは異なるインパルス電圧波形によるPD特性
   10. SiCパワー半導体を用いた高スイッチング周波数によるPD発
3. PD計測方法とIEC国際規格
   1. AC試験器とインパルス試験器
   2. PD計測値のばらつきの要因
      • 温度
      • 湿度
      • 空間電荷
   3. インパルス電源、各種PDセンサーの紹介
   4. インバータPWM電圧波形とPDIV特性
      • 立ち上がり時間
      • パルス幅
      • 周波数
   5. センサー感度とノイズレベル、閾値設定、判定条件
   6. インパルス電圧の印加方法、データ収集と処理方法
   7. 恒温恒湿槽を使ったPDIVの温度湿度依存性の測定方法と注意点
   8. IEC国際規格による電気的絶縁システムの評価試験法と問題点
4. 産業用とEV用のインバータ駆動モータの絶縁評価試験の具体例
   1. 産業モータのIEC規格に準拠したインパルス絶縁評価試験
   2. EV用モータの産業用モータとの絶縁評価方法の相違点
   3. ステータ巻線方式と各コイルにかかる電圧 (分担電圧) 計測
   4. モータ内部におけるサージ電圧の伝搬特性
   5. インパルス試験電圧波形と試験結線方法
   6. モータのターン間、対地間と相間で発生するPD信号波形の特徴
   7. 産業モータのインパルス電圧波形に対するPDIV特性
   8. 各環境要因の変化に対するPDIV特性
      • 温度
      • 湿度
      • 気圧
   9. 巻線構造、PD計測と分担電圧計測からPD発生箇所の推定
   10. EVヘヤピンモータのインパルス絶縁評価試験の具体例
5. 車載要素部品の絶縁評価試験の具体例
   1. EV用厚膜平角巻線のPDIV計測と寿命試験
   2. モータ巻線の高温高周波寿命試験法と国際規格
   3. 樹脂フィルム材料のPDIV温度特性の評価試験
      • PI
      • PEEK 他
   4. ナノコンポジット巻線の優れた長寿命特性とそのメカニズム
   5. 回路基板の高周波絶縁評価試験
6. まとめと今後の課題