■ 2020年3月16日発行
■ レポート：A4判、204ページ
新旧のモーターとインバーターを徹底比較
車載充電器と降圧用DC-DCコンバーターも分析
まずは実際の分解現場の動画を
お楽しみください。
電気自動車として専用設計されたテスラの「モデル3」「モデルS」のパワートレーン系であるモーターとインバーターに焦点を当てて、専門家が徹底的に分析調査しました。テスラのモデルSには誘導モーターと独自設計のインバーターが搭載されています。モデル3では大量生産を想定してインバーターを大幅に変更しました。モーターも永久磁石式モーターが採用されるなど進化を遂げています。本レポートでは、新旧のモーターとインバーターを徹底的に比較分析しました。さらに、車載充電器や降圧用DC-DCコンバーターの分析調査も併せて実施しています。
特 徴
- モデル３の前後モーター、
モデルSの誘導モーターを
分解調査 - インバーターの構造と
デバイスの詳細が分かる - モデル３とモデルSの
車載充電器を分解比較 - 降圧用DC-DC
コンバーターも徹底分析
目 次
第1章概要
- 1-1 モデルSの位置づけ
- 1-2 モデル3の位置づけ
- 1-3 モデルSの動力機構設計戦略
- 1-4 モデル3の動力機構設計戦略
第2章モーター
- 2-1 モデルS
- 2-1-1 外観と構造
- 2-1-2 ケース
- 2-1-3 ステーター
- 2-1-4 ローター
- 2-1-5 回転角センサー
- 2-2 モデル3
- 2-2-1 外観と構造
- 2-2-2 ケース
- 2-2-3 ステーター
- 2-2-4 ローター
- 2-2-5 回転角センサー
- 2-3 比較分析
第3章車載充電器
- 3-1 モデルS
- 3-1-1 外観と搭載位置
- 3-1-2 内部構造概略
- 3-1-3 PFCコンバーター
- 3-1-4 DC-DCコンバーター
- 3-2 モデル3
- 3-2-1 外観と搭載位置
- 3-2-2 内部構造概略
- 3-2-3 PFCコンバーター
- 3-2-4 DC-DCコンバーター
- 3-2-5 絶縁トランス
- 3-2-6 入力フィルター
- 3-3 比較分析
第4章インバーター
- 4-1 モデルS
- 4-1-1 概要
- 4-1-2 構造
- 4-1-3 電流検出部
- 4-1-4 パワー半導体
- 4-1-5 3相電流検出機構
- 4-2 モデル3
- 4-2-1 概要
- 4-2-2 構造
- 4-2-3 平滑用フィルターキャパシター
- 4-2-4 SiCパワー半導体
- 4-3 比較分析
図表一覧約200点の図表を収録！
- 図1-1-1 モデルSの外観
- 図1-1-2 モデル3の外観
- 図1-1-3 モデルS/モデル3のインパネ外観比較
- 図1-2-1 xEVの販売台数比較
- 図1-2-2 モデル3に搭載されたカメラの例
- 図1-3-1 モデル3の大容量リチウムイオンバッテリーの搭載位置
- 図1-3-2 モデルSの大容量かご型誘導モーター外観
- 図1-3-3 モデルS（dual motor type、Performance）の動力部レイアウト
- 図1-3-4 モデルS の3相インバーターユニット
- 図1-3-5 SiCインバーターのコスト効果とバッテリー容量の関係
- 図1-4-1 モデル3の動力部レイアウト
- 図1-4-2 モデル3のリアブレーキシステム
- 図2-1-1-1 モデルS（85）の駆動ユニット レイアウト
- 図2-1-1-2 駆動ユニットの全体像
- 図2-1-1-3 ギアボックスの構造（モーターケース側）
- 図2-1-1-4 ギアボックスの構造（インバーターケース側）
- 図2-1-1-5 モーターケースの構成部品
- 図2-1-1-6 モーターケースの溶接箇所の外観
- 図2-1-2-1 モーターケースの外観
- 図2-1-2-2 冷却回路の外側
- 図2-1-2-3 冷却回路の内側
- 図2-1-3-1 モーターケースに固定されたステーター
- 図2-1-3-2 ステーターの外観
- 図2-1-3-3 ステーターコアの断面
- 図2-1-3-4 ステーターコアの鋼板
- 図2-1-3-5 ステーターの断面図
- 図2-1-3-6 ステーターコイルの切断面を拡大したところ
- 図2-1-3-7 ステーターコイルの巻線を引き出したところ
- 図2-1-3-8 ステーターコイル配置図（ステーター半分）
- 図2-1-3-9 巻線ターンの結線図
- 図2-1-3-10 巻線の接続図
- 図2-1-3-11 ステーターコイルの巻線をほどいた状態
- 図2-1-4-1 ローターの外観
- 図2-1-4-2 ローターの各部
- 図2-1-4-3 ローターの切断図
- 図2-1-4-4 ローターコアの鋼板
- 図2-1-5-1 MRセンサーの取付け箇所
- 図2-1-5-2 MRセンサーのX線CT図
- 図2-2-1-1 モデル3のモーター配置
- 図2-2-1-2 フロント誘導モーターユニットの全体像
- 図2-2-1-3 誘導モーターユニットの蓋ケースを開けたところ
- 図2-2-1-4 誘導モーターユニットケースのノックピン
- 図2-2-1-5 減速機の構造
- 図2-2-1-6 インバーターユニットの外観
- 図2-2-1-7 リア永久磁石式同期モーターユニットの全体像
- 図2-2-1-8 永久磁石式同期モーターユニットのギアボックスケースを開けたところ
- 図2-2-1-9 永久磁石式同期モーターユニットのギアボックスケースを開けたところ
- 図2-2-2-1 フロント/リアモーターケースの外観
- 図2-2-2-2 モーターケース構成部品
- 図2-2-2-3 レゾルバASSYの構成部品
- 図2-2-2-4 フロント/リア共通のモーターケース構成部品
- 図2-2-2-5 モーターケースの内部
- 図2-2-2-6 フロントモーターケースの内部構造
- 図2-2-2-7 リアモーターケースの内部構造
- 図2-2-3-1 モーターケースに固定されたステーター
- 図2-2-3-2 ステーターをはずしたところ
- 図2-2-3-3 ステーターコアの断面
- 図2-2-3-4 フロントステーターのコア鋼板
- 図2-2-3-5 フロントステーターの断面図
- 図2-2-3-6 フロントステーターコイルの切断面の拡大写真
- 図2-2-3-7 フロントステーターコイルの巻線を引き出したところ
- 図2-2-3-8 フロントステーターコイルの配置図（ステーター半分）
- 図2-2-3-9 巻線ターン結線図
- 図2-2-3-10 巻線の接続図
- 図2-2-3-11 フロントステーターコイルの巻線をほどいた状態
- 図2-2-3-12 リアステーターコアの断面
- 図2-2-3-13 リアステーターコアの鋼板
- 図2-2-3-14 リアステーターの断面図
- 図2-2-3-15 リアステーターコイルの切断面を拡大したところ
- 図2-2-3-16 リアステーターコイルの巻線を引き出したところ
- 図2-2-3-17 リアステーターコイル配置図（ステーター半分）
- 図2-2-3-18 巻線ターン結線図
- 図2-2-3-19 コイルの結線状況
- 図2-2-3-20 リアステーターコイルの巻線をほどいたところ
- 図2-2-4-1 フロントローターの外観
- 図2-2-4-2 フロントローターの各部
- 図2-2-4-3 フロントローターの切断面
- 図2-2-4-4 フロントローターのコア鋼板
- 図2-2-4-5 リアローターの外観
- 図2-2-4-6 リアローターの各部
- 図2-2-4-7 リアローター鋼板
- 図2-2-4-8 リアローターに挿入される磁石
- 図2-2-5-1 レゾルバの取付け位置
- 図2-2-5-2 レゾルバの構造
- 図2-2-5-3 コネクターとレゾルバケース
- 図2-2-5-4 レゾルバの性能試験結果
- 図3-1-1-1 モデルSの車載用バッテリー充電器レイアウト
- 図3-1-1-2 モデルSの車載用バッテリー充電器の搭載位置
- 図3-1-2-1 モデルSの車載用バッテリー充電器の外観
- 図3-1-2-2 モデルSの車載用バッテリー充電器の諸元表
- 図3-1-2-3 モデルSの電力変換器の内部構造
- 図3-1-2-4 モデルSの電力変換器の等価回路の模式図
- 図3-1-3-1 モデルSのPFCコンバーター等価回路図
- 図3-1-3-2 PFCコンバーターの制御モード
- 図3-1-4-1 各方式における電圧電流波形
- 図3-1-4-2 日産 2代目リーフの絶縁DC-DCコンバーターにおける部品配置
- 図3-1-4-3 日産 2代目リーフの絶縁DC-DCコンバーター等価回路図
- 図3-1-4-4 LLCコンバーターの基本回路図
- 図3-1-4-5 LLCコンバーターの各部の動作波形
- 図3-1-4-6 モデルSの LLCコンバーター等価回路図
- 図3-1-4-7 モデルSのバッテリー充電器ケースカバー（裏面内部）
- 図3-2-1-1 モデル3のバッテリーパックと車載用バッテリー充電器レイアウト
- 図3-2-1-2 モデル3の車載用バッテリー充電ユニットの外観
- 図3-2-1-3 モデル3 OBC 外観
- 図3-2-1-4 モデル3のOBCの電力変換器の構成
- 図3-2-2-1 モデル3 の車載用バッテリー充電器（OBC）の 外観
- 図3-2-2-2 モデル3のOBCの入力フィルターの大きさ
- 図3-2-2-3 入力フィルター取り外し
- 図3-2-2-4 入力フィルターの外観
- 図3-2-2-5 PFC用昇圧インダクターケースの外観と設置位置
- 図3-2-2-6 PFC用昇圧インダクターケースの外観
- 図3-2-2-7 絶縁トランスの設置レイアウト
- 図3-2-2-8 絶縁トランスケースの外観
- 図3-2-3-1 OBC基板の切断部
- 図3-2-3-2 OBC基板1次側の表面
- 図3-2-3-3 OBC基板1次側の裏面
- 図3-2-3-4 OBC用トーテムポール型PFCコンバーターの等価回路
- 図3-2-3-5 OBC用従来ブリッジレス型PFCコンバーターの等価回路
- 図3-2-3-6 OBC用ダイオードブリッジ型PFCコンバーターの等価回路
- 図3-2-3-7 昇圧インダクター外観と基本特性
- 図3-2-3-8 モデル3のPFCコンバーターにある昇圧インダクター仕様
- 図3-2-3-9 モデル3のPFCコンバーターにある昇圧インダクター電気的特性
- 図3-2-4-1 OBC基板2次側の表面
- 図3-2-4-2OBC基板2次側の裏面
- 図3-2-4-3 LLCコンバーターの等価回路図
- 図3-2-4-4 オリジナルパワー半導体パッケージ実装部分
- 図3-2-4-5 オリジナルパワー半導体パッケージ実装状況（横から）
- 図3-2-5-1 絶縁トランスの外観
- 図3-2-5-2 絶縁トランスの仕様
- 図3-2-5-3 絶縁トランスの電気的特性
- 図3-2-5-4 絶縁トランス X線投下画像
- 図3-2-5-5 絶縁トランスの分解画像
- 図3-2-6-1 入力フィルター 外観
- 図3-2-6-2 各コモンモードチョークコイル（CMCC）の 外観と仕様
- 図3-2-6-3 入力フィルターにおけるXコンデンサー配置状況
- 図3-2-6-4 入力フィルターにおけるYコンデンサー配置状況
- 図3-2-6-5 入力フィルター 等価回路図
- 図4-1-1-1 モデルS用インバーターの外観
- 図4-1-1-2 モデルS（dual motor type、Performance）の動力部のレイアウト
- 図4-1-2-1 モデルS用3相インバーター（直流電圧分岐基板なし）の外観
- 図4-1-2-2 直流電圧分岐基板の外観
- 図4-1-2-3 3相インバーター基板配置内部の空間
- 図4-1-2-4 3相インバーターユニット底部の外観
- 図4-1-2-5 ギアボックス/3相インバーターユニット接続面の外観
- 図4-1-3-1 3相インバーターユニット底部の拡大外観
- 図4-1-3-2 3相インバーターユニットの出力電流検出部
- 図4-1-4-1 V相インバーターアームモジュール
- 図4-1-4-2 インバーターアームモジュールのアルミケースを外したところ
- 図4-1-4-3 フィルターキャパシターケースを外したところ
- 図4-1-4-4 インバータ―アームのパワー半導体
- 図4-1-4-5 ゲート抵抗設置基板の拡大外観
- 図4-1-4-6 ゲート抵抗設置基板 断面拡大図
- 図4-1-4-7 パワー半導体固定クリップが付属するアルミケース
- 図4-1-5-1 モデルS用3相インバーターの出力電流検出機構
- 図4-1-5-2 モデルS用3相インバーターの出力電流検出機構の拡大図
- 図4-1-5-3 出力電流検出用の高増幅回路基板の外観
- 図4-1-5-4 出力電流検出用高増幅回路基板ブロック図
- 図4-2-1-1 モデル3の動力機構レイアウト
- 図4-2-1-2 BMW 3シリーズ（E90）のリアサスペンション機構
- 図4-2-2-1 モデル3のインバーター制御基板はUSA
- 図4-2-2-2 モデル3のインバーター外形サイズ
- 図4-2-2-3 モデル3のインバーターケースの裏面
- 図4-2-2-4 モデル3のインバーターの外観（1層目）
- 図4-2-2-5 放熱シートのラマン分光スペクトル
- 図4-2-2-6 モデル3のインバーター外観（2層目）
- 図4-2-2-7 ホール形電流センサーの外観
- 図4-2-2-8 モデル3のインバーターの外観（3層目）
- 図4-2-2-9 モデル3のインバーター制御基板
- 図4-2-2-10 モデル3のインバーターに搭載される主要部品
- 図4-2-2-11 モデル3のインバーター制御基板の反対面
- 図4-2-2-12 インバーターアーム下側スイッチの駆動用バッファ等価回路
- 図4-2-2-13 インバーターアーム上側スイッチの駆動用バッファ等価回路
- 図4-2-3-1 モデル3の平滑用フィルターキャパシターの外観
- 図4-2-3-2 モデル3の平滑用フィルターキャパシターの外形寸法
- 図4-2-3-3 モデル3の平滑用フィルターキャパシターのX線透過画像
- 図4-2-3-4 モデル3 平滑用フィルターキャパシターの電気特性
- 図4-2-3-5 モデル3の平滑用フィルターキャパシターのコンデンサー構成表と回路図
- 図4-2-3-6 モデル3 平滑用フィルターキャパシター（C1）の周波数特性
- 図4-2-3-7 平滑用フィルターキャパシターのYコンデンサー（CY1、CY2）の周波数特性の測定点
- 図4-2-3-8 平滑用フィルターキャパシターのYコンデンサー（CY1、CY2）の周波数特性（ネジ部測定）
- 図4-2-3-9 平滑用フィルターキャパシターのYコンデンサー（CY1、CY2）の周波数特性（根元部測定）
- 図4-2-4-1 SiC MOS-FET実装状態
- 図4-2-4-2 Infi neon製SiC MOS-FET 外観
- 図4-2-4-3 SiC MOS-FET実装状態 拡大図
- 図4-2-4-4 SiC MOS-FET切断面
- 図4-2-4-5 SiC MOS-FET切断面 材料分析結果
- ■監修 : 日経BP総研 クリーンテック ラボ、日経クロステック
- ■著者：山本真義（名古屋大学・未来材料・システム研究所 教授）、テスラモータ分解班
- ■2020年3月16日発行
- ■レポート：A4判、204ページ
- ■価格：書籍：1,000,000円+税
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1,500,000円+税 - ■発行：日経BP
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2019-2028 全産業編 -
出典：日産自動車「リーフ」
徹底分解2018 全体編 -
出典：医療・健康ビジネスの未来
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出典：未来市場2019-2028
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