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電力密度は、単位体積あたりの電力量（エネルギー伝達の時間率）です。[ 1 ]通常はワット毎立方メートル（W/m³）で測定され、特定の空間内にどれだけの電力が分配されているかを表します。物理学、工学、電子工学などのさまざまな分野では、電力密度は、デバイス、システム、または材料がそのサイズや体積に対してどれだけの電力を処理または生成できるかを考慮することで、それらの効率と性能を評価するために使用されます。[ 2 ]
バッテリー、燃料電池、モーター、電源装置などのエネルギー変換器では、電力密度は体積を指し、体積電力密度と呼ばれることが多く、W/m 3で表されます。
往復動式内燃機関において、出力密度（排気量あたりの出力、または立方センチメートルあたりの制動馬力）は重要な指標であり、エンジンの外部サイズではなく、内部容量のみに基づいて算出される。
電力密度は一般的に、コンバータの定格（公称）出力電力をそれが占める物理的な体積で割ったものとして定義されます。 [ 3 ]
比較のために、出力電力は通常、指定された最悪の環境条件下で供給できる連続電力を表します。[ 3 ]一般的な決定要因には、周囲温度、最大許容ケース温度、ユニットの向きと気流、動作高度、および定格低下が必要となる可能性のある信頼性または寿命目標が含まれます。[ 3 ]
コンバータの体積は、用途や構造に応じていくつかの方法で定義できます。[ 4 ]報告値には、電磁干渉（EMI）フィルタ、熱管理ハードウェア（ファンやヒートシンクなど）、保護ハウジングまたはエンクロージャ、コネクタ、入力または出力のエネルギー蓄積コンデンサなどのコンポーネントが含まれる場合と含まれない場合があります。[ 4 ]これらのコンポーネントは最終製品ではしばしば必要ですが、モジュール式電源の測定時には省略される場合があります。[ 4 ]
スイッチング電源変換の登場以来、電力密度の重要性は徐々に高まっており、その主な推進力は効率である。[ 3 ]スイッチングコンバータは、線形電源の決定論的な限界を超える性能を可能にする。線形電源の効率は、主に入出力電圧比と利用可能なトポロジーの限られたセットによって制限されていた。[ 3 ]
1990年代初頭から、パーソナルコンピューティングと家電製品の拡大、電気通信の成長、半導体技術の急速な進歩により、効率の改善が加速した。[ 3 ]変換効率が向上するにつれて、達成可能な電力密度も並行して上昇し、これらの指標間の密接な関係が反映された。[ 3 ]
相次ぐエネルギー危機とそれに伴う規制枠組みにより、効率性は望ましい特性から実用的な要件へと高まり、エネルギー節約と電力システムのライフサイクル全体にわたる総所有コストが重視されるようになった。[ 5 ]これにより、高電力密度は最終的に電力システム工学の主要なベンチマークとみなされるようになり、現代の電力供給設計における効率性、コンパクト性、および性能の融合となった。[ 5 ]
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