欧州において、車載機器や電装品の電源電圧を48Vに引き上げたクルマ(以下、48V車) が市場投入された。現在の48V車では、既存の電装品を動かす12Vシステムも併用することが一般的で、利用実績が豊富な部品を活用可能にしている(図1)。すなわち、1台のクルマに48Vシステムと12Vシステムがある。その両方を、いかに効果的にフル活用するかが、設計上の各自動車メーカーの腕の見せどころになる。米Analog Devicies社は、48V/12Vデュアル車載電源システムでの利用を想定した双方向DC-DCコントローラーICを開発した。電源システムの高性能化、柔軟な制御、システム構成の簡略化を実現するチップである。

 燃費規制の強化に対応する電動化の加速、ネットワーク接続機能を利用した自動運転機能の急速な普及———。こうした自動車の革新的進化に追随するためには、システム電圧が12Vの電源システムのままでは、新たに搭載すべき機能を駆動できない。ただでさえ、自動車に搭載する電子機器の数と種類は増加するばかり。車載機器の電力消費量は年々増大している。こうした自動車内の電力事情の急変に伴って、かつてないほど多くの技術的な課題と、それを解決する新技術が望まれている。3kWまでの電力しか供給できない鉛蓄電池の利用を前提とした12Vシステムを補う、将来の自動車内電力需要に対応できる電源システムの新たな規格が、ドイツの自動車業界から提案された。

図1●48Vと12Vが混在したシステム構成の例。
日経Automotive Technology 2014年1月号より転載。
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48Vと12Vを併用するLV148規格

 新しく提案された車載電気システムの規格「LV148」では、既存の12Vシステムと新たな電圧である48Vシステムの併用を前提とする。自動車メーカー各社は、一層厳しくなるCO2排出目標を達成すべく、全力で取り組んでいる。この新しい規格に沿った車載電源システムを活用することで、内燃エンジン車やストロングハイブリッド車での電力需要の増大に対応する。さらに、高出力のスターターを駆動用モーターとして用いるマイルドハイブリッド車の普及を目指す。

 LV148に準拠した電源システムの基本的な構成要素は、動力源や発電器であるインテグレーテッド・スターター/ジェネレーター(ISG)またはベルト駆動のスターター/ジェネレーター(BSG)、出力電圧が48Vのリチウムイオン・バッテリー、さらに48Vバッテリーと12Vバッテリーを組み合わせて最大10kWのエネルギーを供給するための双方向DC-DCコンバーターである。これに、アクティブ・シャーシ・システム、エアコン用コンプレッサー、アジャスタブルサスペンション、電動スーパーチャージャー/ターボーといった、自動車の付加価値を高める高出力の電装品をつなげ駆動する。さらには、48Vバスを利用した回生ブレーキにも対応する。

 一方、併用する12Vシステムでは、点火装置、照明、インフォテインメントやオーディオのシステムなどに電力を供給することになる。

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