ハイブリッド自動車用小型高効率フライホイールエネルギー貯蔵装置の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555077
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 高橋 勲 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (10016602)
• 研究分担者: 金 敬徳 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (60313574) ; 齋藤 和夫 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (10143827) ; 野口 敏彦 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10237828) ; 長田 雅裕 サワフジ電気(株), 第一事業本部, 開発部長
• キーワード: 電気自動車 / 高効率電動発電機 / フライホイール / エネルギー貯蔵 / ジンバル構造 / 高効率インバータ

研究概要

ハイブリッド電気自動車エネルギー貯蔵用小形高出力フライホイールエネルギー貯蔵システムを2年に渡り開発した。当初の目的は0.3MJ,8kW,30000rpmのフライホイールを試作、できたら電気自動車搭載実験まで行なう計画であった。本研究で得られた成果は以下のようなものである。
(1)フライホイールは23000rpmよりベアリングの関係で振動・ロスが急増したので20000rpmに制限し実験した。そのため、所定の貯蔵エネルギーは得られなかった。セラミック軸受を変更し、更に高速回転の実験を行なう予定である。
(2)インバータ/コンバータはSIトランジスタを使用したため目標以上の98.1%の変換効率が得られた。フリーラン試験は真空度、ベアリングなどの改善により15000rpmより0rpmまで80分に伸ばすことができた。20000rpmにおける固定損は160Wである。
(3)エネルギー貯蔵・放出効率は1サイクルで15000rpm-14000rpmの区間で76%であった。計画の80%は得られなかったが、ベアリング損が大きく、回転速度が低いからでこれらの目標達成まで研究を続行する。
(4)ジンバル構造は設計ミスで所定の性能は得られず、再設計し実験をし直す所存である。真空はゲッタポンプを採用したがネオジュム磁石の減磁温度が低く充分ベーキングが得られなかったが0.3Torr程度の十分な真空が得られた。
フライホイールの設計で機械的な部分の開発が充分といえず高速化と効率の満足する値を得ることができなかったが、実際、車載実験まで行ない基礎となるデータは得られたので開発の見通しはついた。

研究成果

• [文献書誌] 関本守満,高橋勲,田中裕弥,劉小紅,長田雅裕: "フライホイールエネルギー貯蔵装置を用いたハイブリッド電気自動車の開発"電気学会産業応用部門大会講演論文集. I. 553-556 (2000)
• [文献書誌] 関本守満,高橋勲,田中裕弥,劉小紅,長田雅裕: "フライホイールハイブリッド電気自動車の制御法"電気関係学会北陸支部連合大会講演論文集. 58 (2000)
• [文献書誌] 関本守満,高橋勲,田中裕弥,劉小紅,長田雅裕: "フライホイールを用いたハイブリッド電気自動車の開発"電気学会半導体電力変換・産業電力電気応用合同研究会資料. SPC-00-70. 89-94 (2000)
• [文献書誌] 高橋勲: "フライホイールの開発現状と今後の技術課題"第5回EV/HEVの先端技術に関する国際シンポジウム. 11-20 (2000)
• [文献書誌] 高橋勲: "SIトランジスタを用いた高効率インバータ"第14回SIデバイスシンポジウム講演論文集. SSID-01. 33-38 (2001)
• [文献書誌] 関本守満,高橋勲,田中裕弥,劉小紅,長田雅裕: "フライホイールハイブリッド電気自動車の走行特性"電気学会全国大会講演論文集. 4-203(発表予定). (2001)