太陽電池と蓄電池を併用する小型電気自動車の制御装置に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650343
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 木村 軍司 東京都立大学, 工学部, 教授 (10087215)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大里 正人 東京都立大学, 工学部, 助手 (30209233) ; 土屋 淳一 東京都立大学, 工学部, 助手 (70155406) ; 清水 敏久 東京都立大学, 工学部, 助教授 (30254155)
• Keywords: 太陽電池 / 電気自動車 / PWMインバータ / 共振形 / 高効率

Research Abstract

本研究では、近距離を低速で走る、安価な小型電気自動車を対象としている。そのため、積載する蓄電池を少なくして軽量化し、屋根には太陽電池セルを張りつけ、両方の電源を併用する。昇降圧コンバータ部に、蓄電池と太陽電池を組合せた変換装置を検討し、低損失で高効率の制御装置を開発することを目的とした。
平成8年度は、研究の1年目として、以下の研究を行なった。
(1)太陽電池の発電制御回路の研究
太陽電池を直列接続した際に、太陽電池の一部に照度不足が生じると発電電力が低下した太陽電池が負荷となり、大幅な発電電力低下が生じる。この問題を改善する、新しい発電制御回路を提案した。シミュレーションと実験を行ない、本回路を用いることで、発電効率の高い太陽電池発電システムが実現できることを確認した。
(2)高効率な補助共振回路の研究
制御装置の小型化のためには、スイッチングの高周波化が必要である。しかしスイッチング損失が増大し、効率が悪くなる問題点があった。そこで、損失を低減するために、補助転流部分共振ポール形(ARCP)インバータ回路を検討した。シミュレーションにより定格する回路条件を示し、その妥当性を実験において確認した。
(3)低損失なインバータの研究
小型電気自動車のモータとしては、メンテナンスフリーである誘導電動機が望ましい。太陽電池や蓄電池は直流電源源であるため、直流電力を交流電力に変換する、高効率のインバータが必要となる。そこで、低損失な5レベルPWMインバータを検討した。シミュレーションによる設計条件を示し、その妥当性を実験において確認した。

Research Products

• [Publications] 平形、清水、木村: "Generation Control Circuit for PV System" Proceedings of the ICEE′96. Vol.2. 922-996 (1996)
• [Publications] 大里、清水、木村: "2組の蓄電池ユニットを直流電源とした単相5レベルPWMインバータの動作特性" 電気設備学会誌. 第16巻. 903-910 (1996)
• [Publications] 茂呂、清水、木村: "3分割電源形ARCPインバータにおける補助共振回路の検討" 平成8年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集. 第51巻. 141-142 (1996)
• [Publications] 木村、清水、平形、ほか: "太陽電池発電制御回路" 第1回世界中小企業技術交流会議技術資料集. 第1巻. 193-194 (1996)
• [Publications] 清水、伊藤、木村、ほか: "動作点制御回路を用いた太陽電池発電効率の改善" 太陽/風力エネルギー学会講演論文集. 第1巻. 57-60 (1996)
• [Publications] 亀沢、平形、大里、清水、木村: "Photovoltaic System with Generation Control Circuit" Proceedings of the IEEE ICIT′96. Vol.1. 242-246 (1996)