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2021.10.01

発電システムの出力最大化に関する最適条件の研究(自動車システム開発工学科/ 先進自動車研究所 准教授 岡崎 昭仁)

自動車システム開発工学科 /先進自動車研究所 岡崎 昭仁 准教授

地球温暖化対策として移動体の電動化が進められているが、電力供給や蓄電装置の課題がある。本研究では広範な移動体や非常用電源に適用するべく、比較的シンプルな発電システムの構築を行っている。

地球温暖化対策は喫緊の課題であり、自動車など移動体の電動化推進は必須である。一方で電動化を進める上で、充電などの電力供給、蓄電池のエネルギー密度が化石燃料に及ばない課題がある。また、化石燃料を使った内燃機関は移動体だけではなく、発電機、作業機械などの動力用に広範に用いられている。近年、化石燃料に替わるカーボンフリーな燃料の研究が進められており、本研究では、電力供給や蓄電池のエネルギー問題を解決するべく、内燃機関を用いる発電システムの出力最大化に関する最適条件を確立することを目的としている。

具体的に、①高膨張比運転による内燃機関の効率向上、②自己励磁現象を用いた誘導機の昇圧、③これらを組み合わせた発電システムの最適条件の追求を研究課題として行っている。本報告では、②の自己励磁現象と用いた誘導機の発電について述べる。三相誘導機の各相間にコンデンサを追加することで発電電圧を昇圧できることが古くから知られており、漁船の集魚灯に応用された事例がある。しかしながら、研究事例は少なく、定性化が成されていない。そこで、本研究では図1に示すように市販の廉価な誘導機を用いて、各相間にコンデンサを追加、コンデンサの静電容量と回転数を変数に実験を行った。実験結果を図2に示す。コンデンサを追加しない状態では電圧は回転数の増加に従って緩増加し、2,000rpm時で約5Vの発電をしている。5μFのコンデンサを追加すると約20Vの発電電圧が確認でき、自己励磁現象による発電電圧昇圧の可能性を見出すことができた。引き続き実験を行い、最適な発電条件を見出し、運転中のコンデンサ容量の可変化を試みる予定である。


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