目次

まえがき　　iii

Ⅰ．システムとモーター　 1
　 01　運動エネルギーを回収し再利用　　2
　　　◆回生ブレーキシステムがエネルギー回収と利用を実現
　 02　エンジンを止めて燃費を稼ぐ　　4
　　　◆アイドリングストップ＆スタートシステム
　 03　パラレルハイブリッド自動車　　6
　　　◆ガソリン車と電気自動車を単純に組み合わせた方式のクルマ
　 04　シリーズハイブリッド自動車　　8
　　　◆電気自動車の問題解決のために作られた方式のクルマ
　 05　シリーズ／パラレルハイブリッド自動車　　10
　　　◆パラレル方式とシリーズ方式を合わせたハイブリッド自動車
　 06　ハイブリッド自動車の遊星歯車機構　　12
　　　◆ハイブリッド自動車のように，複数の動力機構の伝達に最適
　 07　基本は直流モーターから　　14
　　　◆直巻モーターの特性がハイブリッド自動車用には最適
　 08　内部は交流モーター　　16
　　　◆電動車両は交流モーターを用いる
　 09　永久磁石型DC ブラシレスモーター　　18
　　　◆非接触かつコンパクトな構造の高トルク高効率モーター
　 10　注目されるSR モーター　　20
　　　◆電磁石で金属片を引きつける原理で回るモーター
　コラム1　仕事の納期と熱力学　　22

Ⅱ．力と運動 　23
　 11　駆動力と慣性力　　24
　　　◆駆動力と慣性力は釣合の関係
　 12　遠心力と向心力　　26
　　　◆遠心力と向心力は釣合の関係
　 13　質量と慣性モーメント　　28
　　　◆トルクを支配する慣性モーメント
　 14　タイヤの摩擦力とスリップ比　　30
　　　◆摩擦力は摩擦面の広さには無関係
　 15　コーナリングフォースとコーナリングパワー　　32
　　　◆横力でクルマは旋回する
　 16　走行抵抗　　34
　　　◆転がり抵抗，空気抵抗，勾配抵抗と加速抵抗の4 つ
　 17　キャスターとキャンバー　　36
　　　◆復元力や横力で安定走行を実現
　 18　衝突と変形量　　38
　　　◆衝突のエネルギーを車体変形で吸収し，乗員を保護
　 19　衝撃を緩和するバネ　　40
　　　◆モデルの固有振動数を求めてみる
　 20　振動を抑えるダンパー　　42
　　　◆ダンパーが受け止めて減衰力を発生
　 21　クルマの重心（前後方向の）　　44
　　　◆前後方向の重心位置を求める
　 22　クルマの重心（左右方向の）　　46
　　　◆左右方向の重心位置を求める
　 23　クルマの重心（上下方向の）　　48
　　　◆クルマを傾斜させて高さ方向の重心位置を求める
　 24　せん断力と破壊　　50
　　　◆せん断破壊は軸心と45 度の方向をなす面で発生する
　 25　部材内部のせん断力　　52
　　　◆せん断応力を打消す方向に補助せん断応力が発生
　 26　合成応力　　54
　　　◆部材には曲げやねじりなどが合成されて働く場合が普通　
　 27　断面二次モーメントと断面係数　　56
　　　◆部材断面の形状に固有の値
　 28　軸と軸動力　　58
　　　◆動力軸にはねじりモーメントが働く
　 29　軸のねじり　　60
　　　◆ねじりトルクは軸半径方向の抵抗モーメントの総和に関係する
　コラム2　ハードとソフトの出荷検査　　62

Ⅲ．エンジンシステム　 63
　 30　車載電子部品とシステム制御　　64
　　　◆環境・安全・快適性能の向上を目指して
　 31　アトキンソンサイクル　　66
　　　◆膨張比サイクルで熱効率アップ
　 32　高効率エンジン　　68
　　　◆高効率を高制御技術で実現
　 33　ガスエンジン　　70
　　　◆天然ガスを燃料にした排気ガスがクリーンなエンジン
　 34　ディーゼルエンジン　　72
　　　◆ディーゼルハイブリッドは燃費チャンピオン
　 35　クールドEGR　　74
　　　◆排ガス再循環経路を冷却
　 36　SCR 技術　　76
　　　◆尿素SCR システムが普及
　 37　ギアレシオ　　78
　　　◆パワーバンドで設定
　 38　ギアレシオの実際　　80
　　　◆動力性能曲線図を例に見てみよう
　 39　エンジンチューン　　82
　　　◆平均有効圧力を上げるとトルクが増大
　 40　エンジンと加速性能　　84
　　　◆モーターがあってもミッションは必要
　コラム3　ハラスメント考　　86

Ⅳ．パワーエレクトロニクス　 87
　 41　電力用半導体素子　　88
　　　◆スイッチングにより電力変換
　 42　半導体とエネルギーバンド　　90
　　　◆キャリアは電子と正孔
　 43　PN 接合半導体　　92
　　　◆欠乏層が重要な役割を担う
　 44　IGBT 半導体　　94
　　　◆電動車両用電力変換デバイス
　 45　インダクタンスと電流　　96
　　　◆コイル電流は急激に変化できない
　 46　インダクタンスと定電圧源　　98
　　　◆コイル電流の一周期収支はゼロ
　 47　回路の共振　　100
　　　◆コイルとコンデンサのLC 共振回路
　 48　平滑整流回路　　102
　　　◆電流方向を制限しリップルを取る
　49　単相全波整流回路　　104
　　　◆最高最低電圧間をダイオードでつなぐ
　50　三相全波整流回路　　106
　　　◆三相交流は動力系の電源
　51　インバータ回路　　108
　　　◆直流を交流へ変換する逆変換装置
　52　車載電子部品のパッケージング　　110
　　　◆電子製品の実装密度をアップ
　53　車載電子部品の樹脂モールド　　112
　　　◆樹脂で包んで環境性能をアップ
　54　車載電子部品と搭載環境　　114
　　　◆環境評価試験で信頼性を確保
　コラム4　世界の工場と日本企業　　116

Ⅴ．エネルギーストレージ　 117
　55　金属リチウムを負極に使った二次電池　　118
　　　◆金属リチウム電池は安全性に課題
　56　リチウムイオン二次電池のデビュー　　120
　　　◆安全性とサイクル寿命の問題を解決
　57　リチウムイオン二次電池の反応　　122
　　　◆ロッキングチェアー型電池反応
　58　リチウムイオン二次電池の構造　　124
　　　◆正／負極活物質，セパレーターと電解液により構成
　59　リチウムイオン二次電池の正極　　126
　　　◆正極のコバルトを他の金属と置換
　60　リチウムイオン二次電池の負極　　128
　　　◆負極は黒鉛などの炭素材料で構成
　61　リチウムイオン二次電池の安全性（安全性因子）　　130
　　　◆リチウムイオン電池は充放電環境で金属リチウムを析出する場合がある
　62　リチウムイオン二次電池の安全性（発熱・熱暴走）　　132
　　　◆低い温度から自己発熱反応が連鎖的に生じる
　63　二次電池の評価パラメーター　　134
　　　◆電池性能はエネルギー密度，出力密度で評価
　64　二次電池の出力性能　　136
　　　◆簡単に出力性能を見るには一定電力で充放電
　65　二次電池の出力計算　　138
　　　◆二次電池の出力性能を効率計算で簡単に求める
　66　二次電池の今後　　140
　　　◆次世代電池は理論的に高いポテンシャルだが，安定した電池性能は未知数
　コラム5　ハイブリッド車とスマートフォン　　142

Ⅵ．燃料電池 　143
　67　燃料電池ハイブリッド自動車　　144
　　　◆エネルギーストレージと組み合わせてエネルギー源をハイブリッド化
　68　燃料電池スタックシステム　　146
　　　◆燃料電池システムは周辺のサブシステムと一体性能

あとがき　　149
参考文献　　151
索引　　153