2019 Fiscal Year Research-status Report
A wireless power transfer system with multi coils for autonomous underwater vehicles
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18K13936
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
米田 昇平 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (50815678)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高周波インバータ / 共振周波数 / 位置ずれ / 非接触給電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，水中探査機に搭載されたバッテリの充電方法として，送受電コイルそれぞれに複数個のコイルを使用し，かつ，別途のセンサによる送受電間の情報通信を最小限とするシステムを検討している。令和元年度は，高周波インバータの共振周波数追従制御により送受電コイル間の位置ずれを検出する際の動作範囲の拡大と，整流器の制御手法の検討を行った。
まず，共振周波数の理論解析により，受電側の電圧源動作が可能な動作範囲と受電側回路の回路定数の関係性を検討した。そして，受電側の先鋭度と電圧源動作が可能な範囲の関係性を明らかにした。また，位置ずれが大きい，いわゆる受電回路が消失した場合の安全性を考え，他の回路方式についても並行して検討した。その上で，検討回路に適した高周波インバータの動作手法を検討し，位置ずれが大きい際にも受電側が過電圧とならない動作原理を明らかにした。
つぎに，整流器自身のスイッチングシーケンスについても検討した。整流器にダイオードではなくMOSFETを適用することで，負荷電圧を制御可能となるが，高周波動作となる非接触給電回路に適用するためには，スイッチング損失を低減しつつ負荷電圧を制御可能な動作範囲を明確にする必要がある。そこで，出力電圧の制御とソフトスイッチング動作が可能な高周波インバータ回路を整流回路として使用することを検討し，負荷電圧の制御特性について理論的に検討した。合わせて，回路シミュレーションにより動作を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
回路方式および共振周波数の理論的検討により，位置ずれが生じても安全に動作可能な非接触給電の原理については明確にでき，回路シミュレーションを用いて動作を確認できている。一方で，回路構成を複数検討したため，整流回路の製作が少々遅れており，実験による動作の確認が不十分である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，整流回路の製作が終了次第，整流器自身のスイッチング動作の実験検証を行い，位置ずれ時の動作と負荷電力の調整の両立の実験検証を行う。また，複数の送受電コイルの切り替えシーケンスについてもシミュレーションによる検討を始めているため，理論解析が終了次第，実験による評価を行う。
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