2020 Fiscal Year Research-status Report
A Proposal of Novel Integrated On-board Converter for EVs with Dynamic Wireless Power Transfer System
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20K14723
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
太田 涼介 東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 助教 (60866193)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ワイヤレス給電 / 非接触給電 / 走行中給電 / マルチポートコンバータ / Wireless power transfer / Inductive power transfer / Dynamic charging / Multiport converter |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，下記の2項目を実施した。①走行中非接触給電(DWPT)EVの車載システムを統合する新しいコンバータとして，Multi-port Active Bridge (MAB)コンバータを提案及びその動作確認，②新たなSoft-switching Active Bridge (SAB)コンバータの提案。
①に関して，提案するMABコンバータ及びEV用のモータドライブ(MD)システムが含まれたシミュレーション環境を構築し，全動作モード（計6）の動作確認を行った。加えて，従来の回路方式との比較を行い，広い動作域で従来方式よりも高効率に動作できることを示した。特に，出力が大きな動作域では， 2ptの効率改善が確認できた。出力が大きい場合は必然的に損失の絶対量も大きくなるため，この成果は冷却システムの小型化に大きく寄与する。加えて，国際会議（5th International Electric Vehicle Technology Conference）に投稿し，採択されたため，発表予定である。回路方式に関しては特許の出願も行い，実機における動作確認も完了している。
②に関して，①の成果から発想を得て，DWPTシステム用の新たなSABコンバータの提案を行った。現在，スイッチングデバイスの高速化に伴い，電磁ノイズの発生も無視できなくなり，ソフトスイッチング技術の適用が求められている。しかし，通常のDWPTシステムでソフトスイッチングを行う場合，無効電流がシステム全体に流れてしまい，一部動作域にて著しく効率が下がることが課題であった。この課題に対し，従来システムとの比較実験では，最大1.3pt(3.3 kW)の効率改善を達成した。この結果は， IEEJ Journal of Industry Applicationsに投稿し，初回査読結果にて，条件付掲載の評価を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度当初の計画では，下記2項目（②については2021年度と分割）を実施する予定であった。①DWPTによる給電状況とEVの走行状態を考慮した提案システムの動作確認，②DWPTによる給電状況とEVの走行状態を考慮した最適動作の導出。2020年度終了時では，①を完了しており，そのシミュレーション環境の構築，シミュレーション結果等をまとめ，国内で行われる国際会議(5th International Electric Vehicle Technology Conference)に投稿し，採択された。加えて，実験も行い，動作確認も行ったが，②の検討には移れておらず，進捗は遅れている状況である。
これらの原因は，コロナウィルス関連の影響によるもの，本研究から派生した新しいコンバータの提案による影響が考えられる。特に，コロナウィルスの感染拡大防止のため，授業のオンライン化等，大学業務が予想以上に増えた。また，本研究から派生したコンバータについては，当初の研究計画にはなかったものの，IEEJ Journal of Industry Applicationsに投稿し，初回査読結果にて，条件付掲載の評価を得ることができたため，良き成果を得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初，2021年度は，下記二項目を実施予定であった。②DWPTによる給電状況とEVの走行状態を考慮した最適動作の導出，③従来システムとの効率比較による，提案システムの有効性および有効範囲の確認。しかし，②に関して，2020年度分の進捗がないため，計画の後ろ倒しを予定している。具体的には，②と③の内容を2021年度前半～12月ごろに実施し， 2021年度前半に予定していた論文投稿を2021年度後半に行う。加えて，①の内容に関して，国際会議の発表後，理論解析結果と実験結果をまとめ，論文誌の投稿を行う予定である。
各項目に関して大きな変更はなく，提案及び従来システムの効率のモデル化を行い，それによる理論解析を行い，実験にてその妥当性の検証を行う予定である。また，モデル化に時間を要する場合は，モデルを簡易的なものに変化させることで，早期完了を目指したい。
加えて，本研究から派生したコンバータについても，引き続き検討を進めたい。特に，前年度は，入出力電圧比，共振回路方式等，実験条件が限定的であったため，より広い動作域における有効性を確認し，論文投稿を目指したい。
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