電気二重層コンデンサの充電方式の研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23560347
• Research Institution: Tomakomai National College of Technology
• Principal Investigator: 上田 茂太 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40390380)
• Keywords: パワーエレクトロニクス / 電気二重層キャパシタ

Research Abstract

前年度までに製作した装置を用いて、充電オン、オフ、直列接続オン、放電オンというリレーシーケンスに設定して実験を行った。負荷装置としては直流電動機（75W）と軸直結した直流発電機を用い、発電機には20W電球負荷を4個用いた。負荷は個々にオンオフが可能であるので、電動機の負荷としては0～80W（最大過負荷107％）の間で特性を計測することができる。各負荷状態において、EDLCが完全に放電し切るまでの時間とEDLCに充電したエネルギーと放電したエネルギーから充放電効率を計測・計算した。電球4個では1,900秒、80.1％、3個では2,500秒、74.4％、2個では2,800秒、85.3％、1個では3,600秒、0個では7,300秒、81.3％となった。充放電効率の平均は78.7％となった。次に損失の内訳について計測・計算した。損失としては充電回路に用いるダイオード回路、放電回路に用いるリレー回路およびコンデンサの内部抵抗による損失である。まず、充電回路にはダイオードを合計16個使用しておりこれらの合計は充電エネルギーの約5.6％であった。さらに切替回路の損失を評価した。機械式のリレーを用いており、定常オン抵抗は1個当り最大で0.1Ωである。8個のEDLC間を接続する7個のリレーと電動機に接続するリレー2個の計9個のリレーを流れる電流の実測値から算出した結果。充電したエネルギーの約0.2％がリレー損失になった。また放電時にEDLCの内部で消費されるエネルギーは21.1％となった。次に負荷変化時の特性について検討した。電球の個数を0～4個まで1個ずつ増減しさせたところ、1個の電球について電流が0.5A変化、EDLCの電圧は8直列のEDLCの端子電圧86V付近において0.1V変化した。さらに、4個の電球を同時にオンオフする実験を行い、電流が2A増減し、電圧は0.4V変化した。