待ち行列モデルによる電気自動車のバッテリー充電・交換ステーションの性能評価法

• 研究課題/領域番号: 21K04556
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分25010:社会システム工学関連
• 研究機関: 神奈川工科大学
• 研究代表者: 井家 敦 神奈川工科大学, 情報学部, 准教授 (30434418)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
• キーワード: 電気自動車 / 待ち行列

研究開始時の研究の概要

近年、自動車の排気ガス等の緩和等の環境問題対策により、電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。電気自動車は、電気エネルギーにより走行する車両を指す。一般に、電気自動車はバッテリーの充電することで継続的に走行が可能となる。電気自動車における大きな課題として、一回の充電での走行距離の短さやバッテリーの充電時間の長さが挙げられる。ゆえに、それらを解決するための一つの手段として、充電済みのバッテリーを交換する方式が注目されている。
本研究では、待ち行列理論を用いて、バッテリー交換方式の電気自動車における、バッテリー充電・交換ステーションの性能評価法について検討を行う。

研究実績の概要

近年、自動車の排気ガス等の緩和等の環境問題対策により、電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。電気自動車は、電気エネルギーにより走行する車両を指す。一般に、電気自動車はバッテリーの充電することで継続的に走行が可能となる。電気自動車における大きな課題として、一回の充電での走行距離の短さやバッテリーの充電時間の長さが挙げられる。ゆえに、それらを解決するための一つの手段として、充電済みのバッテリーを交換する方式が注目されている。
本研究では、待ち行列理論を用いて、バッテリー交換方式の電気自動車における、バッテリー充電・交換ステーションの性能評価法について検討を行う。特に、バッテリー充電および交換に要する時間に着目し、それを最小化できるような待ち行列モデルを構築する。さらにそのモデルに対して、バッテリー充電・交換ステーションでの車両の待ち時間や充電中の平均車両数等の計算方法を導出する。さらに、ステーション内の必要バッテリー数や充電スタンド数等を評価する方法も導出し、数値計算・シミュレーション実験により、提案方式の有効性を示す。
2021年度は、まず対象となるバッテリー充電・交換ステーションの現状について調査を進めた。さらに、それをモデル化するに適した待ち行列モデルの選定を進めるために、既存研究の文献収集および調査を実施した。2022年度および2023年度は、モデル化後の解析を行うための技術調査を併せて実施している状況である。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

コロナ禍の影響による学内業務の負担により、従来のように研究時間を捻出することが困難であった。また、コロナ禍の影響を受けた他の先行研究の実施に時間を要している状況で、思うほど研究が進めることができなかった。

今後の研究の推進方策

前年度までに、十分実施できなかった電気自動車のバッテリー充電・交換ステーションのモデル化および解析を進める必要がある。また、解析的にそのモデルの安定条件を定め、バッテリー充電時および交換時のステーションでの車両の平均待ち時間や、充電中の平均車両数等の性能指標を導出する。さらに、数値計算に向けた性能指標の計算アルゴリズムの構築とその計算精度指標等の導出も行う。