EV向け電源システムの高信頼と高効率を両立するハイブリッド双方向チョッパの開発

开发混合双向斩波器，实现电动汽车电源系统的高可靠性和高效率

• 批准号: 21K04038
• 负责人: 逆瀬川 栄一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima National College of Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04038/
• 关键词: 昇圧コンバータ; NPCインバータ; 電気二重層キャパシタ; 回生; 昇圧チョッパ; 双方向チョッパ; Tタイプインバータ; ハイブリッド電源

従来の電気自動車では，単相昇圧チョッパと2レベルインバータが用いられているが，さらなる高効率化が求められている。その手法の一つとして，インバータに3レベル（NPC）タイプのTタイプインバータを適用する方法がある。本研究で提案する双方向チョッパは，Tタイプインバータに適した回路となっている。また，その比較対象として，二相昇圧チョッパにEDLCを追加した回路（従来回路）がある。従来回路は，単相昇圧チョッパの並列構成になっているため，バッテリーで直流リンク電圧制御を行い，EDLCで回生エネルギーを回収する方式となっている。一方，提案回路は，バッテリーとEDLCが直列接続になっているため，独立したEDLCの充放電制御を行う工夫として，スイッチを１つ追加した新たな回路構成になっている。1年目は，まず従来回路の制御系設計を行い，シミュレーションにより動作確認を行うことができた。次に，電気二重層キャパシタ（EDLC）を用いて回生機能を強化したNPC昇圧チョッパを提案した。ただし、当初、NPC昇圧チョッパにEDLCとスイッチ1個を追加するのみでの回路を提案することとしていたが、EDLCとスイッチ1個に加え、インダクタをさらに１つ追加する回路構成となった。また、1年目での提案回路はEDLCの充放電を行う際に，出力電圧にスイッチングに伴う過電圧が生じる問題が明らかになった。2年目はこの問題点の解決に取り組んだ。　2年目は、当初想定していた回路方式の有効性をPSIMによるシミュレーションによって確認した。すなわち、従来のNPC昇圧チョッパにEDLC1つとスイッチ１つを追加した回路でのシミュレーションによる有効性を確認できた。この回路では、回生エネルギーの回収をバッテリーではなく、EDLCのみに行うことも確認することができた。

従 to の electric 気 automotive で は, 単 phase l 圧 チ ョ ッ パ と 2 レ ベ ル イ ン バ ー タ が with い ら れ て い る が, さ ら な る high rate of unseen が o め ら れ て い る. そ の gimmick の a つ と し て, イ ン バ ー タ に 3 レ ベ ル (NPC) タ イ プ の T タ イ プ イ ン バ ー タ を applicable す る method が あ る. This study proposed で す る both sides to チ ョ ッ パ は, T タ イ プ イ ン バ ー タ に optimum し た loop と な っ て い る. ま た, そ の is like と seaborne し て, two phase l 圧 チ ョ ッ パ に EDLC を additional し た loop (road) back and forth 従 が あ る. Way back and forth 従 は, 単 phase 圧 チ ョ ッ パ の parallel constitute に な っ て い る た め, バ ッ テ リ ー で dc リ ン ク electric 圧 suppression を い, EDLC で anabiosis エ ネ ル ギ ー を back 収 す る way と な っ て い る. Side, proposal loop は, バ ッ テ リ ー と EDLC が inline meet 続 に な っ て い る た め, independent し た EDLC の line charging and discharging system royal を う time と し て, ス イ ッ チ を つ 1 additional し た new た な circuit of に な っ て い る. 1 year は, ま ず 従 way back and forth の suppression system design を い, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り action line confirm を う こ と が で き た. Then に, the electric gas double layer キャパシタ (EDLC) を uses the に て regeneration function を to enhance the <s:1> たNPC boost チョッパを proposal た た. た だ し, at the beginning, the NPC 圧 チ ョ ッ パ に EDLC と ス イ ッ チ を 1 additional す る の み で の loop を proposal す る こ と と し て い た が, EDLC と ス イ ッ チ 1 に え, イ ン ダ ク タ を さ ら に つ 1 additional す る circuit of と な っ た. ま た, 1 years で の proposal loop は EDLC の the charge and discharge line を う に, the output electric 圧 に ス イ ッ チ ン グ に with う CLP 圧 が raw じ る problem が Ming ら か に な っ た. For the second year, に んだ <s:1> problem point <e:1> solution に take the exponent んだ. In the second year, た, the initial determination of the circuit mode of て て た is effective をPSIMによるシ ュレ ショ ショ によって によって is confirmed to be た. す な わ ち, 従 to の NPC 圧 チ ョ ッ パ に EDLC1 つ と ス イ ッ チ 1 つ を additional し た loop で の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る have sharper sex を confirm で き た. こ の loop で は, retrogradation エ ネ ル ギ ー の back 収 を バ ッ テ リ ー で は な く, EDLC の み に line う こ と も confirm す る こ と が で き た.

项目成果

3レベルインバータに適した昇圧チョッパと2相昇圧チョッパの特性比較

适用于三电平逆变器的升压斩波器和两相升压斩波器的特性比较

• 发表时间: 2022
• 作者: 知識凜,逆瀬川栄一;添田拓巳;芳賀仁
• 通讯作者: 芳賀仁

Comparison of interleaved boost converter and two-phase boost converter characteristics for three-level inverters

三电平逆变器交错式升压转换器和两相升压转换器特性比较

• 发表时间: 2022
• 期刊: World Electric Vehicle Journal an Open Access Journal by MDPI, 26 December 2022
• 作者: E.Sakasegawa;R.Chishiki;R.Sedutsu;T.Soeda;H.Haga;R.M.Kennel
• 通讯作者: R.M.Kennel