| 研究課題/領域番号 |
15K18022
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
今給黎 明大 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (30710264)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 非接触給電 / 走行中給電 / インバータ / 無人搬送車 / 自動搬送車 / AGV / 中継コイル / SiC |
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| 研究実績の概要 |
工場の生産ラインに用いられる自動搬送車を対象に，省エネルギー化，作業工程の高効率化を実現するシンプルで安価な自動搬送車走行中充電システムの提案を目的とし，今年度の成果として以下を明らかにした。
１．前年度で確認した課題であるコイル効率の低下に関して，検討システムにおける給電コイル，中継コイル，受電コイルの等価回路モデルを導出し，従来の給電コイルと受電コイルの等価回路で模擬できることを確認した。次に，交流抵抗を低減するため，現状のリッツ線の巻線径に対して素線径が小さいリッツ線を用いてコイルを２種類試作した（素線径Φ0.1 mmと0.05 mmのモデル）。インピーダンスアナライザを用いて実測した結果，交流抵抗を30%以上低減できることを確認した。また，巻数が多いコイルの方が交流抵抗を低減できる割合が大きいことを確認した。さらに，導出した等価回路モデルを使用することで非接触給電コイルの効率を検討できるようになった。今後は，導出した等価回路モデルの妥当性とコイルの効率およびシステムの効率を実験により評価する予定である。
２．電動車両の駆動と非接触給電によるバッテリの充電を高効率に行うため，非接触給電で供給可能な最大直流リンク電圧を検討し，バッテリ電流制御が可能なバッテリ電圧と直流リンク電圧の関係をシミュレーションと実験により確認した。これにより，非接触給電から供給できる最大電圧を決定し，非接触給電コイルの設計へ反映できるようになった。
以上のように，今年度は，電動車両駆動装置と非接触給電装置を一体化したシステムに関して，課題であったコイル効率の改善を行うために，非接触給電コイルの設計方法を検討した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
今年度は，平成28年度の研究計画に挙げた電動車両と非接触給電装置を一体化したシステムの開発に関して，前年度の課題であった非接触給電コイルの効率改善について検討を行い，非接触給電コイルの効率の改善および等価回路モデルを用いた設計方法の確認ができた。この点についてはおおむね達成できたと判断した。
しかし，平成27年度の研究計画に挙げた本研究の非接触給電方式と従来の非接触給電方式に関して，電磁界解析と回路解析を連成したシミュレーションを用いた両方式の比較を実施できたものの，両方式の最大効率となる条件がそれぞれ異なっていたため，シミュレーションによる比較方法の見直しを行うこととなった。このため，再度シミュレーションによる検討を実施している状態であり，これから，シミュレーションの妥当性の確認と実機による検証を行う予定である。また，試作途中であった中継コイルに関しても，シミュレーション条件の変更によって，再度中継コイルの試作を行うこととなったため，全体の研究計画に対しては遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の検討結果を踏まえ，今後の研究の推進方策として以下を挙げる。
１．中継コイルを可変する本研究の非接触給電方式と従来の非接触給電方式の比較
両方式で最大効率となる条件が異なったため，それぞれの方式において最大効率となる条件で比較する。また，給電コイルと受電コイルのギャップ，位置ずれをパラメータとして，高効率な領域の範囲を比較する。具体的には，給電コイルと中継コイルと受電コイルの巻数は同じに設定し，出力は2 kW程度として，電磁界解析と回路解析の連成解析による検討を行う。また，シミュレーションの妥当性を実機で検証する。
２．走行中充電時のシミュレーション
（１）地上設置コイルの検討：本方式の地上設置コイルの形状，電気特性（出力電力，効率，ギャップ特性）について，電磁界解析と回路解析の連成解析による検討を行う。
（２）パワーフロー制御の検討：モータ駆動時の非接触給電による充電動作,モータ停止時の非接触給電による充電動作について，どのように電力制御を行うかをシミュレーションにより検討する。なお，試作したシステムを用いて実験により検証する。
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