2019年CEATEC JAPAN：电动车和电力电子相关技术的展示

2019年CEATEC　展会现场入口处

  2019年CEATEC JAPAN（日期：2019年10月15日～18日，会场：幕张展览馆）以“互联社会，共创未来”为主题举行。电子展与COM JAPAN自2000年合并后，成为CEATEC，为了庆祝第20届的举办，该展会体现了日本的发展战略“Society 5.0”，运输、金融和建筑等行业以外领域的展示有所增加，还增加了展示区域的面积。

  过去数年汽车和零部件供应商的展示有所增加，但本届呈下降趋势，综合电机厂商也不再展示设备，而电子零部件供应商则展示了汽车相关的各类电子件。本报告将选取其中的电动车和电力电子相关技术进行介绍。

相关报告：
2019年法兰克福车展：欧洲零部件供应商的展示（2019年10月）
2019年欧洲电池展：锂离子电池的热管理技术（2019年7月）  
下一代电池的选项：车载蓄电池技术 （2019年4月）
2019年国际充电电池展/国际氢气燃料电池展：EV&FCV零部件的展示（2019年3月）

  尼康展示了可与系统相连接的新型V2H系统、快速充电器以及将EV电池电力转换为交流电的移动型供电设备。

  新型V2H系统的6KVA高端版本于2019年6月上市，3KVA的基本版于9月上市，价格下降的同时，还可以始终与电力系统相连，太阳能发电的电力也可以与配电盘连接使用。

  此外，2012年上市的老版V2H系统不能进行系统连接，通过开关来切换车辆电池的供电与受电。因此，在日常使用中，切换时会产生骤停。而新产品不需要切换操作（不会发生骤停）。

  此外，从系统电力受电时，如突然停电，要启动V2H系统需要12V电源，并且通过连接车辆的点烟器插座使用，因此期间会停电。（12V电缆附属于系统）

• 快速充电器：额定电力为10～50kW的CHAdeMO标准产品。是否会扩大输出功率(400kW级别)尚不确定。
• 移动型供电设备：V2H系统安装在建筑物的旁边，将车辆电池的电力供应给交流电，而移动型供电设备可随意移动，在紧急时刻可作为交流电源使用。供电能力：AC100V，功率50/60Hz，4.5kW（1.5kW的插座有3个），只需将CHAdeMO标准的连接器连接至EV，打开电源开关就可以使用。

新型V2H系统	快速充电器，移动型供电设备

  罗姆展出车载充电器和碳化硅逆变器的配套案例—超小型碳化硅（SiC）功率模块，介绍了功率解决方案。

• 车载充电器的配套案例由中国的北京新能源制造，为6.6kW的双向规格。TO-247N套件的SiC MOSFET有8个（展品前面可以看到4个碳化硅元件）。
• 逆变器的配套案例为瑞士的drivetek ag制造的产品，罗姆供应的碳化硅半导体裸芯片嵌入模块后形成产品。罗姆的碳化硅产品99%采用内部生产碳化硅，据悉，还能供应裸芯片。
• 超小型碳化硅功率模块为研发样品，为其与东京大学藤本研究室、NSK等共同研究中的行驶中无线供电轮毂电机第3代提高配套性能作出贡献。

  该传递模塑式碳化硅功率模块的额定电压为1200V，额定电流为400A，最高工作温度为200℃，小型化的同时，通过改善模塑材料，还提高了耐热性和热传导性，热阻力降低38%，实现了高电力密度。
  据悉，还需要3-5年才能实现量产。

碳化硅功率解决方案展示角	车载充电器、逆变器采用碳化硅的案例

超小型碳化硅功率模块	行驶中无线供电轮毂电机第3代的共同研究（提高配套性能）说明板

  丰田合成展示了纵型氮化镓（GaN）沟槽MOSFET的开发样品。有2英寸的氮化镓晶片和TO-247包的样品和评估电路，显示了开关波形。展示的样品的参数为最大电流100A（脉冲），开启电阻为100mΩ，耐压600V，还在开发耐压1200V的产品。开关速度快至20ns左右，10MHz的开关相比IGBT性能更优。据悉，目前手工制作的样品正在出货，2025年计划量产。

氮化镓功率元件	氮化镓功率元件评估电路

  日本碍子展示了大幅降低了缺陷密度的氮化镓晶片。展示了一直致力于开发的2英寸激光光源用氮化镓晶片和4英寸电力转换用氮化镓晶片，利用自主开发的结晶成长技术（液相晶体生长工艺），与原先的HVPE工艺相比，缺陷密度降低至百分之一，是低缺陷氮化镓晶片。

  据悉，用于电力转换的氮化镓晶片除了4英寸以外，还制作了6英寸的样品，通过与名古屋大学的天野教授开展共同研究，正在推动氮化镓晶片的下一代功率元件的实际应用。

  此外，还展出了多个采用自主开发晶体取向技术的陶瓷电极板的小型陶瓷充电电池（袋状、硬币状）。

日本碍子的展区整体	氮化镓晶片样品

  太阳诱电在为功率元件封装半导体芯片时，不是采用一般的打线接合技术，而是利用GE的许可，实现利用电镀结合至电极的POL (电源覆盖包，Power Overlay Package)封装技术。

  样品是原先计划用于5G通信系统基站电源电路的氮化镓（GaN）元件，由于没有连接线，因此损耗较少，利于缩小尺寸等，预计可适用于EV、HEV中使用的硅和碳化硅的功率元件的封装。

将氮化镓应用至通信系统基站电源电路的展示角	POL (电源覆盖包，Power Overlay Package)利用电镀接合技术的功率元件

  村田制作所展出用于小型设备的全固态电池，作为具有行业最高电池容量水平的氧化物固态电池，在本届CEATEC AWARD上获得经济产业大臣奖。

  该全固态电池采用村田制作所的陶瓷层压技术与2017年收购的索尼电池业务的材料技术相结合开发出的氧化物固态电解质，额定电压为3.8V，产品形状可直接封装至容量为25mAh的印刷电路板。

  与一般的锂离子电池相比，具有：①由于是阻燃性固体，不会燃烧，不存在起火和液体泄漏的风险；②温度范围大于锂离子电池的0～60℃，为-40～100℃以上等，主要应用至贴身使用的设备类和嵌入设备的电源。

  展品放置在铜类容器内，与一般的银色容器不同，但是没有特殊的意思，只是里面采用烧结工艺，因此呈现土黄色。村田制作所称，在扩大动力电源用途的容量方面存在很多问题，首先将制作小型的产品进行销售。样品将从2019年9月起出货，将于2020年度开始量产。

全固态电池 样品	全固态电池 展板

  FDK展示了采用由氧化物陶瓷形成的SMD(表面封装零部件)制作的小型全固态电池。尺寸为4.5×3.2mm，容量也仅为0.5mAh，是极小的表面封装电池，体积能量密度为65Wh/L，是锂离子电池的三分之一左右。适用于可穿戴设备和主板内的备用电源等小容量电源用途。

  像用于EV的这种大容量全固态电池，相比氧化物固态电解质，硫化物固态电解质更适合，但一旦碰到水就会产生硫化氢，因此也存在风险，如果用于小容量用途，可以选择氧化物固态电解质。

  大型化全固态电池的烧结工程有待改善，需要防止没有烧透的产品产生，从这个角度来说，习惯于陶瓷电容器烧结工程的厂商较为有利，但电池厂商历史较长的FDK在电池材料方面的知识较为丰富，因此从这个角度来说比较有利。

  2020年12月投产，2021年开始量产。

全固态电池的放大图片（现场展示了与10日元硬币的对比）	全固态电池的应用 展板

KOA产品应用于电动车产品的说明图

  KOA作为抵抗器厂商为人所知，此次展出了用于大电流电力电子件的大电流并联电阻器，以及内置分流器的总线。

• 大电流并联电阻器计划替换用于逆变器等零部件中的电流传感器，本次产品系列中新增了1000A用（阻力值为50μΩ）。并联电阻器的话，电路一侧需要绝缘电路，但电流传感器也需要霍尔元件和相关电路，因此价格差较小，并联电阻器相对更容易实现小型化。
• 内置分流器的总线是将并联电阻器的电阻元件嵌入设备总线的定制产品。将客户提供的铜总线和铜合金电阻元件进行加热焊接，完成加工，在工业领域有过供货经验。

大电流并联电阻器	内置分流器的总线

泰科电子展区的飞行装置VR演示

  泰科电子（TE）的展台人头窜动，进行了其赞助开发的飞行装置的VR演示，也展示了若干作为连接器厂商与电力电子件的连接关系。

• 高电压连接器的压接：介绍了用于EV、HEV的电机、逆变器、电池等的带屏蔽罩高电压电线的连接的压接器。需要芯线和屏蔽罩两个工程，还准备了通过模具的组合可进行压接和套圈挤锻压的电动压接机。
• 磁线接线：介绍了将电机的线圈中使用的磁线（漆包线）连接至端子时，不用去除绝缘包膜，只需挤压就能撕开绝缘包膜，可与铜线相接触的端子电极。

高电压连接器的压接	磁线接线

日本航空电子工业（JAE）的高电压连接器　说明展示角

  连接器厂商日本航空电子工业展示了用于V2H的CHAdeMO连接器和大电流连接器。

• V2H用连接器：额定电流25A的CHAdeMO标准连接器（KW02），用于三菱电机和尼康的V2H系统。
  快速充电器用的连接器额定电流达125A，因为追求被车辆压过也不会破裂的强度，因此采用铝压铸的牢固产品，但用于V2H的产品采用塑料，较为轻质。
• 大电流连接器：150A级别的大电力连接器较多，但还有可连接总线的连接器（DW07），有助于由总线构成的设备的灵活连接。每个电极使用3个额定电流为150A的夹子型插脚，总额定电流为370A，无法用于有震动的车载用途，但预计可用于实验和检查设备。

V2H用连接器 (KW02)	可连接总线的大电流连接器 (DW07)

------------------
关键词
CEATEC、电动化、充电器、电池、ECU、SiC、氮化镓、半导体、连接器

<全球汽车信息平台 MarkLines>