| 研究課題/領域番号 |
19K04338
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
西嶋 仁浩 崇城大学, 情報学部, 准教授 (50363544)
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| 研究分担者 |
坂井 栄治 崇城大学, 情報学部, 教授 (10196032)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 太陽電池 / 車載太陽光発電 / 部分影 / MPPT制御 / 日射量測定 / 太陽光発電 / DC-DCコンバータ / フレキシブルコイル / 発電量予測 / ＤＣ－ＤＣコンバータ / フレキシブル / 高速ＭＰＰＴ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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。
建物や街路樹等によって走行中に生じる発電量低下を防ぐために、分割された太陽電池ごとにシール形の電源を張り付けて、高速に最大電力制御を行う。シール形電源は湾曲したボディーにも取り付け可能である。これらを実現するために（１）小型高効率電源の特許技術（２）曲げられる磁性シート（３）ワイアボンディングレスのパッケージング技術、（４）ニュートン法を用いた高速最大電力制御技術を応用し、（５）試作機による評価ならびにモデルベース開発を用いたリアルタイムシミュレーションによって従来技術に対する優位性を立証する。
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| 研究成果の概要 |
車載太陽光発電の走行中に生じる部分的な影や泥汚れによる発電量低下を防ぐために考案した分散発電方式を試作し、目標値92%を超える約95%の最大効率が得られた。この分散発電方式に活用するフレキシブル電源を実現するために、非接触充電用のコイルを用いたフレキシブルコイルを作製し、従来のコイルと同等の効率が得られた。走行中の瞬間的な日射量変化に追従する新しい高速制御手法を考案し、目標の10msの高速追従を実現した。既存の制御ICを流用できるので、安価な分散電源を構築できるのも利点である。走行中の日射量変化を高速に測定できる装置を開発し、実走行時のシミュレーションにより20％以上の発電量改善が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでにシール形電力変換回路の開発例はなく、“湾曲面にも貼れる”“振動に強い”“室内空間を邪魔しない” といった、独創的な特徴を持つ太陽光発電システムが実現できた。シール形電力変換回路は、自動車のみならず、宇宙衛星やドローンなど様々な移動体、IoT端末やウエアラブル端末に対して、薄型軽量で湾曲性のある電力変換回路を提供できるので、広範囲に波及効果をもたらす可能性がある。
また、10msの瞬間的な日射量変化に追従できる高速制御法を考案でき、シミュレーションによって発電量を20%以上改善できる可能性を示せたことで、自動車用ソーラー発電システムの開発者に対して具体的かつ明瞭な知見を示すことができた。
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