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Energy-saving optimal trajectories for Electric Vehicles drive considering the load characteristics

Research Project

Project/Area Number 18K04091
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

Kaoru Inoue  同志社大学, 理工学部, 教授 (60343662)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 利次  同志社大学, 理工学部, 教授 (40148375)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords最適軌道設計 / 電動車両 / 電動機駆動システム / 省エネルギー / 三次元損失マップ / 最適軌道 / 駆動条件 / 電動機 / 遺伝的アルゴリズム / 負荷特性 / 損失マップ / 風損 / 鉄損 / モータ / 省エネルギー駆動
Outline of Final Research Achievements

In order to drive the electric vehicles using motors (automobiles, trains, automatic guided vehicles, etc.) efficiently, the energy loss should be minimized during its operation. In this study, a design methodology of the optimal trajectories of torque, rotating speed and so on to minimize the energy loss when the operation time, rotating speed, and rotational angle are given as drive conditions in consideration of load characteristics. In addition, optimal trajectories are designed considering the characteristics that vary depending on operating points, such as damping characteristics and motor iron loss characteristics. The effectiveness of the proposed method are illustrated by means of experiments and simulations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

モータはその発生するトルクにより機械的要素(負荷)を駆動し仕事をする物であるため,電気的要素だけでなく機械的要素の特性も加味した動的なダイナミクスに基づいて省エネルギー化を図る必要がある。電動車両の駆動では,走行抵抗や動作点により変化する各種特性が存在するため,実用的にはこれらを考慮した軌道の導出が必要となる。本研究では,これらの特性をどのように考慮すれば駆動条件を満たしつつ省エネルギーな軌道が導出できるか,という実用的かつ学術的な問題に対して,三次元マップとGAなどの進化的手法,変分法などの解析的手法を用いることにより,電気系と機械系の両方の特性を加味した汎用的な設計法を検討している。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] General-Purpose Computation of Frequency Characteristics of Power Conversion System for Stability Analysis by the Impedance Method2020

    • Author(s)
      Kaneko Akinobu、Oue Ko、Kato Toshiji、Inoue Kaoru
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 140 Issue: 9 Pages: 685-693

    • DOI

      10.1541/ieejias.140.685

    • NAID

      130007894978

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LCLフィルタ付グリッド連系インバータシステムの受動性に基づく安定化制御の設計法2019

    • Author(s)
      加藤 利次, 井上 馨, 中嶌 勇介, 山本 悠暉
    • Journal Title

      電気学会論文誌D

      Volume: 139 Pages: 93-101

    • NAID

      130007542301

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computation of Frequency Characteristics of Grid Inverters by General Small-Signal Analysis Method2019

    • Author(s)
      Akinobu Kaneko, Ko Oue, Toshiji Kato, and Kaoru Inoue
    • Journal Title

      IEEE Workshop on Control and Modeling for Power Electronics

      Volume: - Pages: 1-7

    • DOI

      10.1109/compel.2019.8769660

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimal Digital Controller Design for Passive Stabilization of a Grid-Connected Three-Phase Inverter with LCL filter2019

    • Author(s)
      Toshiji Kato, Kaoru Inoue, and Yuki Yamamoto
    • Journal Title

      IEEE Energy Conversion Congress and Exposition

      Volume: - Pages: 455-461

    • DOI

      10.1109/ecce.2019.8912644

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] カルマンフィルタと動的補償器を用いた電動車両の車体速度推定2020

    • Author(s)
      川上晃弘,井上馨,加藤利次
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      電気関係学会関西連合大会
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  • [Presentation] 誘導電動機のインバータ駆動における入力インピーダンスの導出法の検討2020

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      高井久就,加藤利次,井上馨
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      電気関係学会関西連合大会
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  • [Presentation] 3次元マップを用いたIPMSMの最適軌道の設計2020

    • Author(s)
      内藤佑亮,井上 馨,加藤利次
    • Organizer
      電気学会 家電・民生技術/半導体電力変換/自動車技術合同研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Energy Saving Optimal Trajectories of Induction Motor under the Core Loss Resistance and Damping Characteristics Depending on Rotational Speed2019

    • Author(s)
      Hiroki Morikawa, Kaoru Inoue, Toshiji Kato
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      Symposium on Semiconductor Power Conversion
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] nvestigations on Digital Control System Design of Grid-Forming Inverter2019

    • Author(s)
      Shunya Sano, Ko Oue, Toshiji Kato, Kaoru Inou
    • Organizer
      Symposium on Semiconductor Power Conversion
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 車体速度推定を用いた電動車両のスリップ抑制法の検討2019

    • Author(s)
      川上晃弘・井上 馨・加藤利次
    • Organizer
      令和元年電気学会産業応用部門大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 鉄損抵抗と減衰係数の速度依存性を考慮した誘導電動機の省エネルギー最適軌道の導出2019

    • Author(s)
      森川浩暉,井上馨,加藤利次
    • Organizer
      令和元年電気関係学会関西連合大会
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  • [Presentation] 電動車両における粘着領域での駆動力を維持するスリップ抑制の検討2019

    • Author(s)
      深澤新悟,井上 馨,加藤利次
    • Organizer
      電気学会 半導体電力変換/家電・民生/自動車合同研究会
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  • [Presentation] 速度依存性をもつ損失を考慮した誘導電動機の省エネルギー最適軌道の設計2019

    • Author(s)
      森川浩暉,井上馨,加藤利次
    • Organizer
      電気学会 半導体電力変換/家電・民生/自動車合同研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 路面推定を用いた電動車両のスリップ抑制法の検討2019

    • Author(s)
      小山陽哉,井上 馨,加藤利次
    • Organizer
      電気学会 モータドライブ/家電・民生合同研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 路面推定を用いた電動車両のスリップ抑制法の検討2019

    • Author(s)
      小山陽哉, 井上馨, 加藤利次
    • Organizer
      電気学会 モータドライブ/家電・民生合同研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] GA Based Optimized Trajectories of Rotating Speed and d-q Axis Currents for an IPMSM2018

    • Author(s)
      Shuta Kumagai, Kaoru Inoue, and Toshiji Kato
    • Organizer
      The 2018 International Power Electronics Conference
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] S字のトルク制御関数を用いた電動車両のスリップ抑制2018

    • Author(s)
      深澤新悟,井上馨,加藤利次
    • Organizer
      平成30年電気学会産業応用部門大会,
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 鉄損を考慮した誘導電動機の省エネルギー最適軌道の設計2018

    • Author(s)
      森川浩暉,井上馨,加藤利次
    • Organizer
      平成30年電気関係学会関西連合大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 状態推定とS字制御関数を用いた電動車両のスリップ抑制2018

    • Author(s)
      小山陽哉,井上馨,加藤利次
    • Organizer
      平成30年電気関係学会関西連合大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 鉄損抵抗と減衰係数の速度依存性を考慮した誘導電動機の省エネルギー最適軌道の設計2018

    • Author(s)
      森川浩暉,井上馨,加藤利次
    • Organizer
      電気学会 半導体電力変換/家電・民生/自動車合同研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 電動車両における路面推定を用いたスリップ抑制法の検討2018

    • Author(s)
      小山陽哉, 井上馨, 加藤利次
    • Organizer
      パワーエレクトロニクス学会 第226回定例研究会
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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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