自然エネルギー利用マイクロ発電援用人力発電システムの開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560266
• Research Institution: Kitakyushu National College of Technology
• Principal Investigator: 田中 良明 北九州工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (10039125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮川 隆寛 北九州工業高等専門学校, 電気電子工学科, 助教授 (20149991) ; 花本 剛士 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助教授 (30228514)
• Keywords: DCブラシレスモータ / 転流リアクタンス / 上死点・下死点 / バック・ブーストコンバータ / 回生制動 / エネルギー貯蔵用コンバータ

Research Abstract

電動アシスト自転車のDCブラシレスモータ(定格240W,3000rpm)を発電機として利用している。発電機の駆動方式は平成15年度と同一方法で、自転車ペダル側のスプロケットとモータ軸側のスプロケット間に直接にチェーンを掛けて人力でこいで発電している。
サンプリング周波数約50KHz(サンプリング周期約20μs)のデジタルパワーメータにより発生電力を測定した結果、3相交流を整流した直流側で約50W×60s=3000J≒833mWhの電力量を得た。瞬間最大発生電力は駆動部の改良が進まず、昨年度同様330W強となっている。
ワンチップマイコン(H8/3052)を用いた発生電力及び積算電力量等のデータ収集・表示システムの設計・製作はほぼ終了し、データ収集のサンプリング周期を選定中である。
電力変換システムについては、発生した3相交流から直流へ変換するAC/DCコンバータには転流リアクタンスの影響を低減し高効率化を図るため力率改善形を採用する方針で回路の設計中であり、一定直流出力電圧を得るためDC/DCコンバータにはバック・ブーストコンバータを用い最適のスイッチング周波数やフィルタ回路定数の選定中である。さらに、ペダルの上死点及び下死点でスムーズにこげ一定出力を得るため、駆動系の慣性を間接的に負荷側(直流側)で増大させるようにインダクタンスを用いたエネルギー貯蔵システムの採用について検討中である。
平成17年度は最大課題である駆動系の改良を行い、さらに、地震や台風等による災害時に手廻し発電機に比べ高出力で、比較的容易に利用可能な電源として折りたたみ式の電動アシスト自転車を用いた発電システムの開発を目指したい。このシステムであれば、非常時には自動車等によって比較的遠距離まで可搬でき、そして、災害地近辺での利用も可能となる。