電気自動車に既存する電力変換器を利用した、バッテリ用交流内部加熱手法の開発
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21K03996
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
鵜野 将年 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70443281)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | リチウムイオンバッテリ / 加熱 / 電気自動車 / セルバランス / コンバータ / 寒冷地 / バッテリ / インバータ / 充電器 / リチウムイオン / インピーダンス |
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| Outline of Research at the Start |
電気自動車（EV）の電力源であるリチウムイオンバッテリ（LIB）の特性は低温下で極端に劣化するため、寒冷地において航続距離の短縮を招く。本研究では、EVに既存する電力変換器を利用した加熱手法を開発する。電力変換器の動作モードの工夫もしくは少数個の部品の追加のみにより加熱機能を付加する。各種の電力変換器に対する解析に基づき実機を設計・製作し、各々の電力変換器の本来の機能に加えて加熱を実現できることを実証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
■背景・・・電気自動車（EV）の電力源であるリチウムイオンバッテリ（LIB）の特性は低温下で極端に劣化するため、寒冷地において航続距離の短縮を招く。LIBの内部抵抗におけるジュール熱を利用した「交流内部加熱」は、熱漏れや加熱ムラを伴わない高効率の加熱手法として有望視されている。しかし、LIBに対して数kHzの交流電流を与える必要があり、そのためにはインバータが追加で必要となるためEVの複雑化ならびに高コスト化を招く。本研究では、EVに既存する電力変換器（充放電器、バランス回路など）を利用した交流内部加熱手法を開発する。電力変換回路の動作モードの工夫もしくは少数個の部品の追加のみにより、インバータを用いることなく交流内部加熱を実現する。各種の電力変換器に対する詳細解析に基づき実機を設計・製作し、各々の電力変換器の本来の機能（充放電、バランス）に加えて交流内部加熱を実現できることを実証する。
■令和４年度の研究実績概要・・・EV搭載用双方向電力変換回路（DABコンバータ）を製作して、実機検証を行った。試作機は電力伝送モード（充電モード）と加熱モードのいずれかで動作できることを実験により実証した。また、EVバッテリでは必要不可欠となるセルバランス回路に交流加熱機能を付加した電力変換回路の実機検証も併せて実施した。セルバランスモードと加熱モードのいずれかで動作できることを実証した。
双方向電力変換回路とセルバランス回路の２種類の電力変換回路を用いて、本研究で提案するコンセプトを実証できた。しかし、加熱時間の短縮の観点では改善の余地があるため、今後は加熱時間を短縮可能な制御手法の開発に重点を置く。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
双方向電力変換回路とセルバランス回路の２種類の電力変換回路を用いて、本研究で提案するコンセプトを実証できているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
双方向電力変換回路とセルバランス回路の２種類の電力変換回路を用いて、本研究で提案するコンセプトを実証できた。しかし、加熱時間の短縮の観点では改善の余地があるため、今後は加熱時間を短縮可能な制御手法の開発に重点を置く。
加熱時間短縮化のためには制御手法に加えて、ハードウェア（回路）に若干のマイナーチェンジが必要となる。マイナーチェンジと新たな制御手法については既に考案済みで、シミュレーションでの検証は済んでいる。今後は実機検証に進む予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
