DENSO TEN Technical Review
デンソーテンテクニカルレビュー
ディーゼル車の電動化に対応した
48V DCDC統合ECUの開発
- 分野
- マイルドハイブリッド
- 関連製品
- 48V DCDC統合ECU
はじめに
近年、各国の環境規制対応により、車両の電動化が進んでいる。ディーゼル車においても欧州の自動車メーカを中心に、簡素に電動化が可能な48Vマイルドハイブリッドシステムを採用した車両が登場している。
当社はディーゼル車向けの48Vマイルドハイブリッドシステムに用いるDCDCコンバータの開発に取り組んだ。
48Vマイルドハイブリッドシステムの概要
48Vマイルドハイブリッドシステムは、以下の2つの機能を有し、燃費を向上させることを目的としたシステムである。
・減速時の運動エネルギーを48V_MG（48V モータジェネレータ）で電力に変換し、
48V_LiB（48V リチウムイオン電池）に蓄電する機能
・蓄電した電力をエンジン始動時のアシストに用いたり、
DCDCコンバータを介して12Vに変換し、補機系負荷へ供給する機能
48V DCDC統合ECUの開発
ディーゼル車はガソリン車に比べてモデルライフが長く、車両プラットフォームを大幅に刷新する間隔も長い。一方、厳しい環境規制に適応する必要があるため、既存の車両プラットフォームを大幅に変更することなくアドオン搭載可能なコンポーネントが求められる。
当社はこれに対応するため、48Vマイルドハイブリッドシステムに必要となるDCDCコンバータ、アイドリングストップ制御、48V_LiBの電池制御を一体化した小型の48V DCDC統合ECUを開発した。
課題解決の取組
車両スペースが狭く搭載場所が限られているディーゼル車においても、搭載可能なシート下に収まる低背かつ小型なコンポーネントとなるように、以下の技術開発を実施した。
（1）低背化のための放熱設計
<課題>
シート下に収まる製品高さで、放熱性能を満足させる
<対応>
・基板上の発熱部品に沿ったヒートシンク形状による放熱距離の短縮と放熱面積の拡大
・低背な遠心FANによるヒートシンク空冷
・ヒートシンク端面までの流速確保のため、FINカバーで上部に漏れる風を遮断
・部品の凹凸により流路を遮られないような部品配置
（2）ノイズ抑制技術
<課題>
低背かつ小型化のため、同一基板上に構成したノイズ源となるDCDCコンバータと
ノイズによる誤動作が懸念される制御回路が、正常に動作するようにDCDCコンバータのノイズを抑制する
<対応>
・DCDCコンバータを4チャンネル化させ、各チャンネルの位相を90°ずつずらし、
各チャンネルの配線長が等しくなるように基板設計を行い電流を分流させることで、
DCDCコンバータのスイッチングノイズのピークを抑制
・基板上のDCDCコンバータ領域を上下のヒートシンクで挟み込み、
ヒートシンクと基板に対してオンボードコンタクトを用いて接点を取ることで、
DCDCコンバータ外へ放出されるノイズを抑制
まとめ・今後の展開
今回紹介した取り組みにより、アドオン搭載可能な48Vマイルドハイブリッドシステムに用いるDCDCコンバータを実現することができた。
今後は、今回開発した大電流DCDCコンバータや制御機能統合化の技術を生かし、車両の電動化に更なる貢献を目指す。
