ニュースリリース

東海道新幹線車両向けにSiCハイブリッドモジュールを適用した主変換装置を開発

高速鉄道の営業線上で世界初の試験走行を実施

  株式会社日立製作所(執行役社長兼COO:東原 敏昭/以下、日立)は、このたび、パワーモジュールにSiC(Silicon Carbide:炭化ケイ素)ハイブリッドモジュールを適用した新幹線車両用主変換装置を、東海旅客鉄道株式会社(代表執行役社長:柘植 康英/以下、JR東海)と共同で開発しました。本主変換装置をJR東海のN700系新幹線車両に搭載し、走行試験を実施した結果、主変換装置の小型軽量化や、主回路システム全体の省エネルギー化を実現しつつ、実用化レベルの性能が得られていることが確認されました。
  なお、高速鉄道用の主変換装置にSiCハイブリッドモジュールを適用した、営業線上での試験走行は世界初となります。

  SiCは、現在主流のSi(Silicon:ケイ素)と比較して絶縁破壊電界強度が約10倍高く、高耐圧であることからデバイスの薄型化が可能なため、パワーモジュールや冷却システムの小型軽量化が期待できる材料として注目されています。日立は2012年に、SiC-SBD(Schottky Barrier Diode)とSi-IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を組み合わせた鉄道車両インバーター用小型3.3kV/1200A(アンペア)ハイブリッドモジュールを開発しました。今回、この開発した技術を応用し、SiCハイブリッドモジュールを適用した新幹線車両用主変換装置をJR東海と共同開発しました。開発した技術の特長は以下の通りです。

(1) SiCハイブリッドモジュールを適用した主変換装置について

  主変換装置は、電車を走行させるモーターを駆動するための装置で、架線から主変圧器を介して取り込んだ交流電圧を直流電圧に変換するコンバーターと、直流電圧を走行用のモーターの駆動に必要な交流電圧に変換するインバーターで構成されています。日立はコンバーターとインバーター両方にSiCハイブリッドモジュールを適用した新幹線用主変換装置をJR東海と共同で開発し、本主変換装置を搭載した新幹線車両の走行試験を営業線上にて実施しました。これは、高速鉄道用としては世界初となります。

(2) SiCハイブリッドモジュールを適用した主変換装置導入のメリットについて

  SiCは、従来のSiと比較して高耐圧であるため、パワーモジュールの薄型化が可能であると同時に、電気的な損失が低く、かつ発熱が少ないため、冷却システムの簡素化が可能となり、主変換装置の小型軽量化を図ることができます。また、電力損失の低減により、電車を走行させるモーターの小型化が可能となるなど、主変換装置を含む主回路システム全体の大幅な軽量化につながるため、鉄道車両の省エネルギー化や、鉄道車両の限られた床下艤装スペースにおける機器配置の自由度が向上します。

  日立は今後も、SiCを適応した製品の開発を進め、鉄道システムの省エネ化に貢献していきます。

以上