2014 Fiscal Year Research-status Report
新材料パワー半導体を用いたハイブリッドカー用次世代型電力変換器に関する研究
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26420235
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
山本 真義 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (60432621)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電気自動車 / 電気機器工学 / ハイブリットカー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代型パワー半導体（SiC、GaN）を用いたハイブリットカー用電力変換器の高効率化・小型軽量化の実現を目的に研究を行った。高効率化についてはSiCやGaNといったパワー半導体における駆動方法、モジュール方法を研究ターゲットとして、安定した駆動を実現しながらの高効率動作可能なゲート駆動回路や配線設計を検討した。また、小型軽量化については、次世代型パワー半導体における冷却システムの小型化算定はもちろんのこと、インダクタやトランスといった磁性部品、キャパシタの容量設計、並びに種類選定まで、システム全体の観点から最適化を行った。この様に、ハイブリットカー等に応用可能な次世代型車載用電源の高性能化を目的に研究を行った。
平成26年度は主に、昇圧コンバータにおける最小変換器容量を実現可能なスイッチング周波数の選定、並びにその実証的評価を行った。既に理論上では最小変換器容量とスイッチング周波数の関係を導出しており、電気学会産業応用部門大会にて発表済みである。この結果は、従来のSi系IGBTを使用した場合と比較して、SiCとGaNを適用することでスイッチング周波数を50kHzから100kHz以上に城主させることで、変換器容量を半分程度に低減可能であることを示している。平成26年度は、この実機による検証を行った。また、SiCの最適周波数における効率測定を行い、従来に対しての省エネ化の観点からの有効性も示した。
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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
平成26年度は研究の目的通り、昇圧コンバータにおける最小変換器容量を実現可能なスイッチング周波数の選定、並びにその実証的評価を行った。実機による検証を行い、SiCの最適周波数における効率測定から、従来に対しての省エネ化の観点からの有効性も示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、ハイブリットカー用の電力変換器における三相インバータ部にSiCやGaNを適用し、その実証的評価を行っていく。さらに入力キャパシタのSiCやGaNを使用時における最適化設計や、これまでの既成概念に捕らわれないキャパシタ素材の選定を行う。SiCやGaNを適用した三相インバータを使用して島根大学にある2.2kWの誘導電動機を駆動させ、従来のSi系IGBTとSiC-MOSFETにおける効率の相対評価を行う。
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[Patent(Industrial Property Rights)] 電力変換装置2014
Inventor(s)
山口 浩二，桂健志郎，山本 真義，佐々木 康雄
Industrial Property Rights Holder
山口 浩二，桂健志郎，山本 真義，佐々木 康雄
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
特許出願２０１４－２４１１４２
Filing Date
2014-11-28
