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電気自動車に既存する電力変換器を利用した、バッテリ用交流内部加熱手法の開発

利用电动汽车现有电源转换器开发电池交流内部加热方法

基本信息

批准号：
21K03996
负责人：
鵜野将年
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Ibaraki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

■背景・・・電気自動車（EV）の電力源であるリチウムイオンバッテリ（LIB）の特性は低温下で極端に劣化するため、寒冷地において航続距離の短縮を招く。LIBの内部抵抗におけるジュール熱を利用した「交流内部加熱」は、熱漏れや加熱ムラを伴わない高効率の加熱手法として有望視されている。しかし、LIBに対して数kHzの交流電流を与える必要があり、そのためにはインバータが追加で必要となるためEVの複雑化ならびに高コスト化を招く。本研究では、EVに既存する電力変換器（充放電器、バランス回路など）を利用した交流内部加熱手法を開発する。電力変換回路の動作モードの工夫もしくは少数個の部品の追加のみにより、インバータを用いることなく交流内部加熱を実現する。各種の電力変換器に対する詳細解析に基づき実機を設計・製作し、各々の電力変換器の本来の機能（充放電、バランス）に加えて交流内部加熱を実現できることを実証する。■令和４年度の研究実績概要・・・EV搭載用双方向電力変換回路（DABコンバータ）を製作して、実機検証を行った。試作機は電力伝送モード（充電モード）と加熱モードのいずれかで動作できることを実験により実証した。また、EVバッテリでは必要不可欠となるセルバランス回路に交流加熱機能を付加した電力変換回路の実機検証も併せて実施した。セルバランスモードと加熱モードのいずれかで動作できることを実証した。双方向電力変換回路とセルバランス回路の２種類の電力変換回路を用いて、本研究で提案するコンセプトを実証できた。しかし、加熱時間の短縮の観点では改善の余地があるため、今後は加熱時間を短縮可能な制御手法の開発に重点を置く。

■Background・・・Electric Vehicle (EV) Electric Power Source System (LIB) ) characteristics include extreme deterioration at low temperatures and shortening of flight distances in cold places. LIB's internal resistance is "AC internal heating", and the heat leakage is a high-efficiency heating method.しかし、LIBに対して Several kHz AC current を and えるNecessary があり、そのためにはインバータがAdditional necessary となるためEVの富雑化ならびに高コスト化をstrokeく. In this study, existing electric power converters (chargers and dischargers, バランスcircuit controllers) used in EVs were developed using AC internal heating methods. The operation of the power conversion circuit is done by adding a small number of parts.みにより, インバータを Use いることなくAC internal heating を実见する. Detailed analysis of various types of power converters, design and production of various types of power converters, and various types of power converters The original function (charge and discharge, charging and discharging) is the same as the AC internal heating. ■Overview of the research results of the 4th year of Reiwa・・・The EV-mounted bidirectional power conversion circuit (DAB Converter) was manufactured and certified by the company. The trial machine is equipped with an electric power delivery system (charging system) and heating system.また, EV バッテリでは must not owe the となるセルバランスcircuit AC heating function を plus したelectricity change circuit の実机検certificate も and せて実事した.セルバランスモードとheating モードのいずれかでaction できることを実证した. Two types of electric power conversion circuits, bidirectional power conversion circuits, are used, and this research proposal is a proof of concept. There is room for improvement in shortening the heating time, and there is room for improvement in the shortening of the heating time. There is a possibility of shortening the heating time in the future, and there is a key point in controlling the technique.