パワーエレクトロニクス産業の世界市場規模は、ここ10年程度は15兆~16兆円で推移してきた。現在の用途は、情報通信と、民生、各種産業、自動車がほぼ同じ割合だが、今後はハイブリッド自動車や電気自動車などの車載用途が大きく成長することが期待される。市場規模は、2030年に20兆円になると言われている。また、SiパワーデバイスからSiCパワーデバイスへの置き換えが進むと考えられる。SiCパワーデバイスはSiパワーデバイスに比べて高耐圧、低オン抵抗、高速で、さらに高温での動作が必要なためである。
こうしたSiCパワーデバイスの特性が生きる代表的な導入事例として、JR東日本の山手線をはじめとした在来線向けの鉄道車両が挙げられる(表1)。またJR東海は2020年に投入する次期新幹線N700S系の駆動システムへSiCパワーデバイスを導入すると発表している(関連記事;新幹線のパワーエレクトロニクス進化の歴史)。N700S系では、SiCパワーデバイスなどにより駆動システム全体で約20%の軽量化を実現し、省エネルギーを実現しつつサイズも小型化でき、車両設計の自由度がいっそう高まるという。
時期 | 鉄道車両 | 用いられたパワーデバイス (すべてインバーター装置にて利用) |
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2012年 | 東京メトロ 銀座線01系 | SiCダイオード |
2013年 | 東京メトロ 東西線15000系 | SiCダイオード |
2015年 | 小田急電鉄 1000系 | SiCダイオードとSiCトランジスタ |
2015年 | JR東日本 山手線E235系 | SiCダイオードとSiCトランジスタ SiCダイオードとSiトランジスタ |
2020年 | JR東海 新幹線N700S系 | SiCダイオード&SiCトランジスタ (予定) |
自動車メーカーもSiCパワーデバイスの採用に積極的である(表2)。多くの自動車メーカーが2020年頃に発売が予定されるハイブリッド車や電気自動車のPCU(パワーコントロールユニット)にSiCパワーデバイスを搭載すべく開発を進めている。米カリフォルニア州による2018年以降の環境規制の強化(いわゆるZEV規制)がSiCパワーデバイス搭載車の増加を更に加速させることとなるだろう。
時期 | メーカー名 | 評価・実績 | 用いられたパワーデバイスの構成 |
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2014年 | トヨタ自動車 | プリウス試作車で5%の燃費向上を確認 | SiCダイオードとSiCトランジスタ (PCUに利用) |
2015年 | トヨタ自動車 | カムリ試作車で公道での走行試験を開始 | SiCダイオードとSiCトランジスタ (昇圧コンバーターとモーター制御用インバーターに利用) |
2015年 | トヨタ自動車 | 愛知県豊田市内の路線バス(燃料電池車)で走行試験を実施 | SiCダイオード (FC昇圧コンバーターに利用) |
2016年 | ホンダ | 燃料電池自動車「CLARITY FUEL CELL」を発売 | SiCダイオードとSiCトランジスタ (FC昇圧コンバーターに利用) ※量産車としては世界初 |