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2019 年度 実績報告書

エネルギーマネージメントを考慮した振動発電による自己完結型電源システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00660
研究機関群馬大学

研究代表者

橋本 誠司  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30331987)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード再生可能エネルギー / 振動発電 / 衝撃構造 / パワーマネージメント / 故障診断 / 発電靴
研究実績の概要

本研究の目的は,エネルギーマネージメントを考慮した振動発電による自己完結型電源システムの開発であり,高出力化のための各種発電構造の提案(間接衝撃構造による10mW出力の達成),発電した電力に対する駆動負荷を考慮したパワーマネージメントシステムの構築,発電装置の耐久性評価と高耐久化を実施してきた。
その,具体的な応用として工場内の機械振動を利用した振動発電装置を開発し,これにより無線センサノードを駆動して機器の故障診断を自己完結的に行うシステムを構築した。ここでは,発電量の制約に起因した低サンプリング(50ms)な情報に対しても,学習理論を導入することで高精度(90%以上)に故障予測が可能な診断アルゴリズムもあわせて提案した。電源確保からセンサ駆動,無線送信そして故障診断を行う総合的なシステムの開発が達成でき,今後の製品化,産業応用が期待できる。
また,昨年度に提案・試作した災害医療現場で利用可能な発電靴に対し,間接衝撃構造を応用することによる高出力化(1mW/step)を目指した構造開発と,汎用化のためのインソールに導入可能な構造の提案,発電電力の携帯電話への給電システムの開発を実施しその有効性を実験検証した。今後,大学附属病院の医療現場での導入実験を検討している。
実施項目に関連する研究成果として,Journal論文2編ならびに国際学会2件の発表,1件の特許出願を行っている。自己完結型電源とセンサノードシステムによる故障診断システムの開発に関しては,UTeMEX2019(UTeMイノベーション展2019)で金メダルを受賞した。災害医療現場で利用可能な発電靴の開発に関しては,第6回ぐんぎんビジネスサポート大賞(努力賞)を受賞した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] マレーシアマラッカ技術大学(マレーシア)

    • 国名
      マレーシア
    • 外国機関名
      マレーシアマラッカ技術大学
  • [国際共同研究] 揚州大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      揚州大学
  • [雑誌論文] Development of a PZT device-based power-generating shoes for disaster-affected areas2020

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukagoshi, K. Seto, S. Hashimoto and A. Basari
    • 雑誌名

      Journal of Physics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Low-sampling rate data-based failure diagnosis by using self-powered system2020

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Okada, Seiji Hashimoto and A. Basari
    • 雑誌名

      Journal of Physics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Development of Vibration-based Energy Harvesters and Their Application to Self-powered Systems2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hashimoto
    • 学会等名
      Proc. of International Conference on Technological and Social Innovations 2019(ICTSI2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Neural Network-Based Framework for Control and Diagnosis in Industries2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hashimoto
    • 学会等名
      2019 International Conference on Industrial Applications of Big Data and Artificial Intelligence (BDAI 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 異常検出システム2019

    • 発明者名
      橋本誠司
    • 権利者名
      群馬大学、ミツバ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-134080

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公開日: 2021-01-27  

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