使电动汽车（EV）充电时间减半的高电压高功率逆变器

从防止地球暖化的视点出发，行驶中无二氧化碳排放的电动汽车（EV）及插电式混合动力汽车（PHV）的普及迫在眉睫。但是，充电需时较长，这曾是EV必须解决的课题，而新开发的"EV/PHV用高电压高功率逆变器"则使这一课题迎刃而解。开发企业的负责人中津欣也等5名技术人员也因此而获得了2021年度科学技术领域的日本文部科学大臣奖——科学技术奖*。

为遏制地球暖化，移动领域的技术开发已时不我待。电动汽车（EV）及插电式混合动力汽车（PHV）的普及甚至被认为是实现碳中和**的关键所在，但现状是，这一目标的实现面临着很大的障碍，那就是充电的时间。以往的EV，如要行驶400公里，就需要充电约40分钟，特别是在日常需要长途驾驶汽车的国家和地区，很多人由于担心半路电能耗尽而对转换EV心存不安。

为了克服这一障碍，株式会社日立制作所与日立安斯泰莫株式会社共同开发出了高电压高功率逆变器。通过将以往400V的EV系统的电压提高到800V，这样，同样时间内的充电能量达到2倍，以往行驶距离400公里所需的约40分钟的充电时间，成功地降低到约20分钟。如果一天行驶100公里的话，就只要5分钟左右的充电时间就可以了。

但是，把EV系统的电压提高到800V，这项技术性课题一直存在着很多困难。实际上，这里不只是单纯地提高电压，随之还会面临诸多相关的问题，例如对设备内的绝缘技术的重审、可谓设备心脏的逆变器功能的小型化、功率模块（承担直流电与交流电两者切换等的电流转换部分）冷却系统的高性能化等。其中最大的难题是对功率模块的冷却系统的重审。在控制EV的马达（电动机）时，会产生与用于约15～20平米的标准家用空调所消耗的电量同等的转换损耗***，因此，必须有效地对所产生的热能进行冷却。针对这一问题，株式会社日立制作所与日立安斯泰莫株式会社联合开发出新的功率模块，它将以往的单面冷却结构改为双面冷却结构，由此解决了难题。该模块的开发经历了反复试验总结，最终，找到了一种前所未有的方法，即通过将功率半导体浸在冷却水中进行有效冷却（参照所附图示）。在全球率先开发出来的这种新型功率模块（直接水冷型双面冷却方式），成为高电压高功率逆变器开发成功的关键。

除了用于EV/PHV的高电压高功率逆变器之外，今后，为开拓更广泛的移动领域，株式会社日立制作所与日立安斯泰莫株式会社表示还将努力推进对用于EV的轮毂电机的开发****以及以喷气式客机为主的各种飞机的电动化相关研究。

今后，必须进一步加快碳中和社会的构建。为实现这一目标，我们期待这些新技术的开发能够陆续不断地展开。

* 日本文部科学省对在科学技术的研究开发及增进理解等方面做出显著成绩者所颁发的奖项。
**碳中和是指使温室效应气体的排放量与回收量达到正负相抵。2020年10月，日本政府提出了碳中和目标的宣言，即截至2050年温室效应气体排放总体上达到零排放。
***指电力未有效转换，而以废热等形式释放出能量。
****可安装在汽车的车轮中的马达。它能在各种场合为同乘者及其周边环境提供良好的效果，例如汽车的小型轻量化及能源耗损的减少、车内空间的扩大及乘坐舒适度的提高等。现在，其开发仍在继续，关于今后的全社会推广应用，将通过日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的绿色创新基金事业来进行。