2020 Fiscal Year Research-status Report
太陽電池搭載車における走行時の部分影の影響とその対策に関する研究
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19K04338
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
西嶋 仁浩 崇城大学, 情報学部, 准教授 (50363544)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂井 栄治 崇城大学, 情報学部, 教授 (10196032)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 太陽光発電 / MPPT制御 / DC-DCコンバータ / フレキシブルコイル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、自動車のボディーに取り付けられた太陽電池から最大限にエネルギーを引き出すことである。建物や街路樹によって走行中に生じる部分影や泥汚れによる発電量低下を防ぐために、小分割された太陽電池ごとにシール形の電力変換回路を張り付けて、高速に最大電力制御を行う。
２年目の研究実施計画では『小型・高効率電源技術の活用、モデルベース開発ツールによる走行モデルの構築』を実施する予定であった。
これに対して、（１）『新しい構造のフレキシブル薄型コイルの開発』を実施した。昨年度のコイルはメアンダ構造であったため多少複雑な構造をしていたが、新しいコイルは３枚の磁性シートを重ねるだけの簡単な構造となった。厚さ約1.6mmで、既存の曲げられない4mmのチョークコイルに対して６０％の薄型化とフレキシブル性を達成することができた。また、2MHz駆動・100W出力において、従来のコイルを用いた電源とほぼ同等の電力効率を達成できた（目標値の効率９５％に対して、98.1%を達成）。
（２）『自動車の走行モデルを評価するための部分影測定装置の開発』については、走行中の日射量変化を10ms程度で高速に測定できる測定装置を開発し、さらに、測定データを解析・表示するソフトウェアの開発も行った。試運転により、高速にデータ収集ができることを確認できたので、次年度は、実際の自動車にこの測定装置を搭載し、様々な走行条件で発電量の調査を実施する。
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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
（１）フレキシブル電源の小型高効率化については、昨年度のメアンダ構造のフレキシブルコイルから新しいコイル構造に変更したことで、コイルの面積を従来の56mm×30mmから約３分の１（30mm×20mm）に大幅に小型化することができ、かつ、電源の効率においても2MHzで98.1%の高い効率を得ることができた。コイルの厚さは本事業の目標値の0.6mmに対して1.6mmに厚くなったが、実使用範囲においてこの厚みは問題になるものではない。シール型電源として、ボディー各所に貼り付けるだけで車を製造でき、湾曲したボディーにも取り付けられ、車載スペースを犠牲にすることなく、振動でコイルが割れることもない、というメリットを実現できる可能性を見出すことができた。また、新しいコイルの構造は、３枚の磁性シートを重ねて作るだけなので、安価にコイルを製造できるのも魅力である。
（２）本事業では、モデルベース開発ツールによる走行モデルの構築の研究を行う予定であったが、シミュレーション上ではなく、実際の走行条件による発電量を評価することを最優先課題と考えて、昨年度に引き続き10ms以下で高速に日射量を測定できる測定装置の改良と、測定データを集計・表示するソフトウェアの開発を実施した。その結果、実際の自動車に搭載できる日射量測定装置が完成し、実際の走行試験により、10ms以下で高速に測定できることが確認できた。従来の１秒単位の測定装置に比べて高速に日射量を測定できるので、街路樹などの瞬間的に変化する部分影を捉えることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、以下の研究を遂行し、太陽電池の部分影や汚れに対する発電量の改善効果を定量的に明らかにする。（１）発電量の高速制御を行う新たな手法をシミュレーションや実機によって評価し、その有効性を確認する。この手法は、従来の１秒程度の時間を使って制御する山登り法を使った制御に比べて高速に制御できるのが特徴である。また、アナログ回路によって制御が可能なので、本事業て検討する予定だったニュートン法を用いた制御手法よりも安価に電力制御を行うことができるのが魅力である。（２）上記制御手法を用いたフレキシブル電源の試作・評価。（３）フレキシブル電源を組み合わせた車載太陽光発電システムの試作・評価。（４）日射量測定装置により、様々な実走行環境による日射量測定。（５）電源の実走行モデルを活用したシミュレーション。
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| Causes of Carryover |
本年度は、新型コロナの影響で、学会での情報収集や発表における旅費を使わなかったこと、さらには、フレキシブル基板を外注しなかったため残額が生じた。
次年度は、フレキシブル基板を用いた電源を試作するので、その費用として活用する予定である。
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Research Products
(1 results)
