2020年デビューの新幹線N700Sの駆動システムにはSiCが使用され、旅客サービス向上、省エネ化に貢献、さらにバッテリー自力走行システムも開発し搭載

2020年7月にデビューした東海道新幹線新型車両N700Sの主要な床下機器の駆動システムにはSiC素子が採用されて、徹底的な小型、軽量化、高性能化が実施されて、車両性能の向上、旅客サービスの充実、省エネルギー化が推進されました。

この開発では、新形パワー半導体であるSiCを高速鉄道の駆動システムとして初めて採用し駆動用モータの極数を増やすことで低損失素子のメリットをシステム全体に生かして大幅な小型軽量化ができました。

新幹線車両の駆動システムは床下に搭載されていて、主変圧器、主変換装置（コンバータ・インバータ：CI）、駆動用モータ（誘導電動機）で構成されている。これ以前の東海道新幹線の主流であるN700系の主変換装置では、スイッチング素子に低損失のIGBTを採用し、床下に流れる走行風を冷却に用いていた。最新のN700Sでは、SiC素子（SiC-MOSFET, CIC-SBD）を採用し、その低損失、高耐圧、高温動作の特徴を効果的に引き出して更なる小型軽量化を計った。また、高いスイッチング周波数と大きな電流を流すことが出来る特徴を生かして極数を増して、固定子コイルを小さくするなど、さらに回転子軽量化した新構造にした。その結果、従来のN700系と比較して主変換装置の幅は半分となり、駆動システムの重量も２０％低減した。駆動システムの小型軽量化による空いたスペースに高速鉄道初のリチウムイオンバッテリーを搭載した自走システムを開発して採用した。これにより、自然災害等による架線停電時でも橋梁やトンネルから脱出し、乗客が非難が容易な場所まで低速で自力走行が可能となった。

さらに、詳しく知りたい方は、

2020IEE技術開発レポート

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