2015 Fiscal Year Research-status Report
水中ロボット向け電力通信機能を有する非接触給電装置の研究開発
| Project/Area Number |
15K14261
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
木船 弘康 東京海洋大学, その他部局等, 准教授 (90323849)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 洋平 東京海洋大学, その他部局等, 助教 (80572081)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 非接触給電 / 水中ロボット / 電力通信 / 送受電コイルのマルチ化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はAUV(自律航行型水中ロボット)向けの非接触給電装置の研究開発を行う。送電コイルと受電コイルの相対的位置ズレを最小化するため、各コイルを複数並列化する。ただし、最適なペアを判定するマッチング作業が必要となるため、コイル間で小電力をキャッチボールさせる仕組みを独自に導入するためのシステムの構築を目指している。
平成27年度はハードウェアを中心として設計製作を行った。送電側インバータはCTBL制御をかけた位相シフトフルブリッジ回路である。CTBL制御は負荷の共振周波数を探し出し、これに追従するように動作周波数を制御する。共振周波数は、電池のSOCや送電コイルと受電コイルの間のギャップによって変化する結合係数によっても変化する。送電電力は送電側インバータの入力電圧および位相シフト制御により行うこととした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で構想している非接触給電システムにおいては、AUVが給電ステーションにランディングした際に、送電コイルと受電コイルの間で電力転送が確実に行われるよう、双方のコイルをマルチ化している。ただし、送電および受電の双方のコイルをマルチ化することは、システムを複雑にすることから、できるだけ最適なコイルレイアウトを検討しなければならない。そこで送電コイル群のレイアウトおよび受電コイル群のレイアウトを最適にするための検証実験装置を設計した。実験装置では、送電コイル群と受電コイル群との相対的位置関係の変化を模擬できるよう、2自由度を持つ構造とした。特に、磁束漏れを防止するためのフェライトコアやリッツワイヤで構成されたコイルの重量を考慮した剛性と実験装置の軽量化を実現するため、パイプ素材を用いた。ただし、研究開始当初に想定していた以上に、コイル関連部品の納期が長く、一部パーツの取り付けや施工が終わっていない。
ただし、この不可抗力的な遅れが研究に影響しないよう、一部の計測や試験を前倒しで実施している。例えば、コイル間のズレやギャップによる結合係数の変化については、様々な条件を変えて実測を行い、電磁誘導により電力転送をする上での限界点等の確認を行った。これらの結果から、マッチング動作に用いる電力通信のための通信手法について事前検討を行い、より確実な手法の選定を行った。これについては平成27年マリンエンジニアリング学術講演会で研究発表を行った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現在、昨年度予定していた送受電コイルシステムの完成を急いでいる。加えて、AUV内の電池を限られた予算内で模擬できるよう、電子負荷も同時に製作している。これらの設計試作を第１四半期中に終え、第２四半期は実験装置のテスト運用と追加補修および装置校正にあてる。その後第３四半期に各種条件を行い、データを整理してXY平面上に結合係数とマッチング効果に関するマップを製作し、データ解析を行う。第４四半期はデータ解析結果から最適なコイルレイアウトについて実験的な検証を行う。
|
| Causes of Carryover |
昨年度予算に残額が生じた理由としては、研究分担者の一人の研究環境の変化によるところが大きい。すなわち、当初予定していた分担内容を実施する上で、必要となる機材と同等品が気を同じくして別予算で手当されたため、昨年度予算で購入が不要となったことにある。
一方で研究実施責任者側では、科研費の当初申請額から減額支給されていることから、若干の費用不足も発生しており、これについては学内予算にて措置している状況にある。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記理由から、平成２８年度は研究分担者への配分額を当初予定していた額より減額し、その分を研究実施責任者に振り分けることとした。これは、昨年度中の完成を予定していた実験装置の組み上げに時間を要していることもあり、早期に完成させるための予算が予定以上に発生することが予想され、これを補填するためでもある。
|
