デューティ比デジタル制御法によるリチウムイオンキャパシタ蓄電技術

• 研究課題/領域番号: 15K05964
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 中田 俊司 近畿大学, 工学部, 准教授 (40506218)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: スーパーキャパシタ / パワーエレクトロニクス / デジタル制御 / エネルギー散逸 / リチウムイオンキャパシタ

研究成果の概要

リチウムイオンキャパシタを用いた電気エネルギー蓄電システム実現のために、緩やかにキャパシタを充電する断熱充電回路を設計した。この回路では、マイクロプロセッサを用いて、スイッチングトランジスタのデューティ比をデジタル的に制御した。充電効率は、電源の行った仕事とキャパシタの電気エネルギーの増加分の比として求められる。電源の行った仕事は、電源から流れ出た電荷量と電源電圧の積により求められる。実験から、充電時においても放電時においても、効率は95.5%となることが明らかとなった。充放電の１サイクルでは、91.2％の効率となる。この値は電気エネルギー蓄電システムを実現する上で良好な値である。

研究成果

• [雑誌論文] デューティ比デジタル制御法を用いたキャパシタ充電技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakata Shunji
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） 巻: 137 号: 10 ページ: 1429-1430
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.137.1429
  • NAID: 130006110459
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • 査読あり
• [雑誌論文] An adiabatic charging reversible circuit with stepwise voltage control method using a microprocessor (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakata Shunji
  • 雑誌名: Results in Physics 巻: 7 ページ: 2976-2978
  • DOI: 10.1016/j.rinp.2017.08.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Adiabatic Circuit with Consecutive Changes of the Duty Ratio of the Switching Transistor Using a Microprocessor (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunji Nakata, Masaki Ono, Masato Sakitani
  • 雑誌名: Journal of Circuits, Systems, and Computers 巻: 26 号: 01 ページ: 1750007-1750007
  • DOI: 10.1142/s0218126617500074
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] マイクロプロセッサによる高効率スーパーキャパシタ蓄電回路技術 - Power MOSFETによる電流制御- (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田俊司
  • 雑誌名: 近畿大学工学部研究報告 巻: 50 ページ: 37-40
  • NAID: 120005983728
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] リチウムイオンキャパシタを用いた蓄電回路の電気特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中田 俊司、奥畠 稜、合田 満貴
  • 学会等名: 平成30年電気学会全国大会
• [学会発表] 定電流電源を用いてキャパシタを充電した場合における電気エネルギーとキャパシタ容量との関係 (2018)
  • 著者名/発表者名: 波多野勝彦、鳴輪滉一、 中田俊司
  • 学会等名: 2018年電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] デューティー比切り替え手法による高分解能出力電圧の生成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高屋真人、撫佐佳昭、中田俊司
  • 学会等名: 2017年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-22
• [学会発表] デューティ比デジタル制御法による高効率4直列キャパシタモジュール蓄電技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 甲斐亮太、田畑大輝、槙大輔、中田俊司
  • 学会等名: 平成29年電気学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] デジタル的デューティ比制御法を用いたスーパーキャパシタ充放電技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 猪原 佑、中田俊司
  • 学会等名: 平成29年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [学会発表] リチウムイオンキャパシタを蓄電デバイスとする充放電回路の電気特性（Ⅰ） (2017)
  • 著者名/発表者名: 奥畠 稜、合田満貴、中田俊司
  • 学会等名: 平成29年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [学会発表] リチウムイオンキャパシタを蓄電デバイスとする充放電回路の電気特性（Ⅱ） (2017)
  • 著者名/発表者名: 合田満貴、奥畠 稜、中田俊司
  • 学会等名: 平成29年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [学会発表] 定電圧電源によりキャパシタを充電した場合における電気エネルギーと容量との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鳴輪滉一、波多野勝彦、中田俊司
  • 学会等名: 平成29年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [学会発表] 定電流充電によりキャパシタを充電した場合における電気エネルギーと容量との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 波多野勝彦、鳴輪滉一、中田俊司
  • 学会等名: 平成29年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [学会発表] dsPIC30Fシリーズを用いた高速1.25MHz PWM制御の実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高屋真人、撫佐佳昭、中田俊司
  • 学会等名: 平成28年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] dsPIC30F4012による高速PWM波形の同時２出力制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 撫佐佳昭、高屋真人、中田俊司
  • 学会等名: 平成28年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] スイッチングトランジスタのデューティ比制御法による高効率キャパシタモジュール蓄電技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田俊司
  • 学会等名: 平成28年度電気学会電力・エネルギー部門大会
  • 発表場所: 九州工業大学（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] デューティ比デジタル制御法による高効率スーパーキャパシタ蓄電技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中田俊司
  • 学会等名: 電気学会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] マイクロプロセッサを用いたスイッチングトランジスタのデューティ比制御法による高効率スーパーキャパシタ蓄電技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中田俊司、小野雅貴、崎谷正人
  • 学会等名: 電気学会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-08-25
• [産業財産権] キャパシタの充放電回路 (2017)
  • 発明者名: 中田俊司
  • 権利者名: 中田俊司
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-104029
  • 出願年月日: 2017