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まえがき　※一部抜粋



電動化において，BEV もHV もバッテリでモータを廻す基本技術はほとんど同じである。Li イオン蓄電池を直並列に接続してバッテリを構成し，それをエネルギー源としてベクトル制御で永久磁石同期モータを駆動している。これまで，効率の良いエンジン制御ができる自動車メーカが市場の覇権を手中に収めてきたが，今後はこうした電動化技術が自動車メーカの明暗を分けることになる。



本書はそうした自動車の電動化を進める技術者に向けて執筆した。1 章ではエンジン車との性能比較を通して電気自動車の概要を述べる。2～4 章ではモータの駆動回路を構成する昇圧チョッパとインバータを取上げ，5，6 章では電気自動車に使われる永久磁石同期モータについて説明する。7 章では車体の製造方法として導入が進むアルミを型に流し込んで製造するアルミダイキャスト法について紹介する。



1～7 章の基礎編が電気自動車の構造に関する内容であるのに対し，8～14 章の応用編では主に電気自動車の動作を取り上げた。8～10 章では動作特性の計測を，11 章は減速時のエネルギーを再利用する回生技術について述べる。12 章はバッテリを構成する多数のLi イオン蓄電池を管理するバッテリマネージメント，13 章はモータと車体の制御，14 章は電気自動車に関連するシミュレーション技術である。



このように本書では，電気電子工学的技術に重点を置き，これまであまり書かれてこなかった電力回生やバッテリマネージメントも取り上げている。本書の読者が，革新的な電動化技術を開発したり，電動化の普及に大きく貢献する研究者，開発者，技術者となって活躍することを切に願う。

まえがき



基礎編

1章　概要～電気自動車のパワーユニットはこうなっている～

１．1　沸騰化する地球を救う電気自動車・電動化

１．２　電気自動車の歴史と技術革新

１．３　電気自動車・電動化車

１．４　電気自動車（BEV）とメリット・ディメリット

１．５　電気自動車のモータ駆動系



2章　バッテリから出力電圧を昇降圧する DC-DC 変換器～昇圧できる仕組みと回路設計の流れを理解する～

２．１　DC-DC 変換器

２．２　昇圧チョッパ回路

２．３　昇圧チョッパの動作特性を表す５つの式と動作特性

２．４　降圧チョッパ

２．５　昇圧チョッパの設計



3章　直流から交流を作りだす単相・三相インバータ（ 1 ）～単相・三相インバータの原理と回路動作～

３．１　インバータの原理

３．２　単相インバータ

３．３　三相インバータ



4章　直流から交流を作りだす単相・三相インバータ（ 2 ）～インバータPWM 動作による電圧コントロール～

４．１　インバータのPWM 動作

４．２　インバータによる電圧調整

４．３　電動化自動車のインバータ回路の実例

４．４　インバータの設計



5章　電気自動車に使われる永久磁石同期モータ（ 1 ）～モータの動作原理と永久磁石同期モータの構造を理解する～

５．１　モータの基礎特性

５．２　永久磁石同期モータの構造と特徴



6章　永久磁石同期モータのベクトル制御～ 2 つのモータ軸を巧みに制御～

６．１　永久磁石同期モータの位置検出

６．２　ベクトル制御の基礎となる電圧方程式とトルク方程式

６．３　ベクトル制御によるモータ駆動



7章　電気自動車の車体～軽量と低コスト化を指向する車体構造～

７．１　用語説明：ボディ，フレーム，シャシ，ローリングシャシ

７．２　車体構造の特徴

７．３　バッテリパック（電池パック）と車体

７．４　ギガキャストの動向

７．５　モジュラー化のトレンドについて



応用編

8章　電気自動車用パワーユニットの測定・評価～実際の回路動作を確認～

８．１　測定の目的

８．２　瞬間的な電力損失評価



9章　電気自動車用電気計測の留意点～プロービング技術を考える～

９．１　デバイス単体の特性

９．２　電流プローブの特性

９．３　電圧プローブの特性



10章　電気自動車電気系の計測器～製品の多角的解析～

10．１　オシロスコープ

10．２　プロービング固定治具

10．３　フィードバック解析・インピーダンス解析

10．４　電力変換効率の測定

10．５　測定の課題

10．６　安心動作

10．７　パワーユニットの測定・評価　まとめ



11章　エネルギーを回収する回生～自動車の中のSDGs ～

11．１　電力回生と回生で得られる電力

11．２　回生動作

11．３　回生動作の解析モデル

11．４　小型カートによる回生実験



12章　バッテリマネージメント～多段多並列のバッテリを管理～

12．１　電気自動車用バッテリとして多用されるLi 蓄電池

12．２　リチウムイオン蓄電池の動作原理・等価回路

12．３　リチウムイオン蓄電池の測定

12．４　モジュール化とマネージメント



13章　制御（フィードバック制御・スリップ制御）～モータ制御と車体制御～

13．１　電気自動車の制御

13．２　永久磁石同期モータのモデルベース制御

13．３　電気自動車のスリップ現象（モデルフリー制御）



14章　電気自動車の研究開発に役立つシミュレーション技術～技術開発の成否を分ける仮想設計，仮想実験，デジタルツイン～

14．１　シミュレーションからデジタルツインへの発展

14．２　仮想設計への適用

14．３　仮想実験への適用



あとがき

索引

著：髙木 茂行
1982 年　名古屋大学　工学部　卒業

1984 年　名古屋大学大学院工学研究科　修士課程修了

1984 年　株式会社　東芝　生産技術研究所　勤務

1991 年　名古屋大学大学院工学研究科　博士課程修了　工学博士

2007 年　株式会社SED　出向勤務

2010 年　株式会社　東芝　生産技術センター　勤務

2011 年　青山学院大学　大学院機能物質創成コース　博士（理学）

2015 年　東京工科大学　工学部　電気電子工学科　教授　現在に至る

著：福島E. 文彦
1989 年　ブラジル国パラナ国立工業大学　工学部電気工学科　卒業

1993 年　東京工業大学　大学院理工学研究科 機械物理工学専攻 修士課程修了

1994 年　同大学院　博士課程単位取得後　退学

1994 年　同大学　工学部　機械物理工学科　助手

2001 年　米国スタンフォード大学　客員研究員

2004 年　スイス・チューリッヒ大学AI ラボ　客員教員

2006 年　東京工業大学　大学院理工学研究科 助教授・准教授

2014 年　東京工科大学　メディア学部 教授

2015 年　東京工科大学　工学部　機械工学科　教授　現在に至る

著：長浜 竜
1987 年　愛知工業大学　電気工学科　卒業

卒業後，通信用測定器設計・開発、オシロスコープの技術サポートを経て

2003 年　岩崎通信機株式会社（旧：岩通計測株式会社）入社　現在に至る