2021 Fiscal Year Research-status Report
電気自動車に既存する電力変換器を利用した、バッテリ用交流内部加熱手法の開発
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21K03996
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
鵜野 将年 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70443281)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バッテリ / 電気自動車 / インバータ / 充電器 / リチウムイオン / 寒冷地 / 加熱 / インピーダンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気自動車（EV）の電力源であるリチウムイオンバッテリ（LIB）の特性は低温下で劣化し、航続距離の大幅な短縮を招く。特性劣化防止のためにヒータが用いられるが、空気や液体を熱媒体として用いる「外部加熱」は熱漏れが生じるため加熱効率が低く、且つ、加熱ムラによるLIBの早期劣化も懸念される。
それに対し、LIBの内部抵抗におけるジュール熱を利用する「交流内部加熱」は、熱漏れや加熱ムラの生じない高効率な加熱手法として有望視されている。しかし、LIBに対して数kHzの交流電流を与える必要があり、そのためにはインバータが追加で必要となるためEVシステムの複雑化と高コスト化を招く。
本研究では、EVに既存する電力変換器である充放電器やバランス回路を利用した交流内部加熱手法を開発した。インバータを新規に追加することなく交流内部加熱を実現できるため、EVシステムの簡素化と低コスト化を達成する。交流内部加熱機能を有する充放電器ならびにバランス回路を試作し、各々の本来の機能に加えて内部加熱を実現可能なことを実証した。具体的には、18650セルを用いた12セルバッテリに対して－10度の初期温度状態からおよそ5分で0度まで加熱できることを示した。
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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
充放電器とバランス回路に交流内部加熱機能を付与するという基本概念については実証できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
電気自動車に既存する主インバータや主モータを利用した交流内部加熱技術を確立させる。
これまでは充放電器やバランス回路を利用して交流内部加熱機能を実現する手法について取り組んできた。しかし、これらの回路よりも更に低インピーダンスである主インバータや主モータを交流加熱に利用することができれば、加熱効率を大幅に改善できると考えられる。
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