EV向け次世代大容量超急速充電器の開発

开发下一代电动汽车大容量超快速充电器

• 批准号: 22KJ1448
• 负责人: 安田 匠
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1448/
• 关键词: マルチポートコンバータ; 電気自動車; モジュラーマルチレベルコンバータ; マルチポート変換器; 急速充電; 入力電力制御; Ｖ２Ｇ

近年の電気自動車の普及に伴い，高速な電気自動車の充電システムが求められている。特に，集合住宅においては，多数の電気自動車を同時に充電することができる大容量な電気自動車の充電システムが求められている。そこで本研究では，集合住宅に適した次世代大容量超急速マルチポート充電器の開発を行っている。検討システムは従来に比較して，システム体積とコストを低減しながら，従来のシステムの接続ポート数および電力容量の限界を突破できる。検討システムでは，各ポートへ所望の電力を供給するために入力電力制御が必要となる。しかしながら，これまでに検討されている入力電力制御では，ポート間の電力アンバランスが増加すると，電力供給ができなくなることが明らかになっている。したがって，2021年度には，電力アンバランスの程度にかかわらず各ポートへ所望の入力電力を供給できる制御方式について検討した。2022年度はまず，マルチポート充電器に必要となる素子容量を明確化した。特に，半導体スイッチングデバイスおよびインダクタンスの電流容量，各充電ポートに接続されるコンデンサの電流容量および静電容量の明確化を行った。これにより，マルチポート変換器の設計が可能となる。加えて，マルチポート変換器の実用化に向けて，オンラインでの劣化診断技術を開発した。提案技術では，電力変換回路において故障の最も大きな要因の一つとされるコンデンサの劣化診断をオンラインで行うことができる。これによって，故障前にマルチポート充電器のメンテナンスを行うことが可能となり，システムの信頼性を向上させる。加えて，マルチポート変換器の信頼性予測を行った。本年度は，マルチポートコンバータのコンデンサ信頼性に関する論文誌を電気学会論文誌に投稿し，採択されている。

近年来，随着电动汽车的普及，需要高速电动汽车充电系统。特别是在公寓小区，需要一种大容量的电动汽车充电系统，可以同时为多辆电动汽车充电。因此，在这项研究中，我们正在开发一种适用于公寓大楼的下一代大容量超快速多端口充电器。与传统系统相比，所考虑的系统可以克服传统系统在连接端口数量和电源容量方面的限制，同时减少系统体积和成本。所考虑的系统需要输入功率控制来为每个端口提供所需的功率。然而，根据迄今为止研究的输入功率控制方法，已经清楚的是，如果端口之间的功率不平衡增加，则无法供电。因此，在2021财年，我们研究了一种控制方法，无论功率不平衡的程度如何，都可以向每个端口提供所需的输入功率。 2022财年，我们首先明确了多端口充电器所需的元件容量。特别是，我们明确了半导体开关器件和电感的电流容量，以及连接到每个充电端口的电容器的电流容量和电容量。这使得多端口转换器的设计成为可能。此外，我们还开发了在线劣化诊断技术，旨在将多端口转换器投入实用。所提出的技术可以在线诊断电容器的劣化，电容器被认为是电源转换电路故障的最大原因之一。这使得可以在多端口充电器发生故障之前对其进行维护，从而提高系统可靠性。此外，我们还预测了多端口转换器的可靠性。今年，我们向日本电气工程师学会会刊提交了一篇关于多端口转换器中电容器可靠性的论文，并被接受。

项目成果

Balancing Control with Extended Operation Region under Load Unbalance for Multiport Converter

多端口转换器负载不平衡情况下扩展工作区域的平衡控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Yasuda;Kazunori Hasegawa;and Jun-ichi Itoh;Takumi Yasuda
• 通讯作者: Takumi Yasuda

Power Distribution Control between Cells with Imbalanced Load for Modular Multilevel Multiport Converter

• DOI: 10.1109/ecce-asia49820.2021.9479109
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: 2021 IEEE 12th Energy Conversion Congress & Exposition - Asia (ECCE-Asia)
• 作者: T. Yasuda;Jun-ichi Itoh;G. Guidi

レベルシフトPWMを用いたマルチポートMMCのオンラインによるアーム内バランス電流の最小化制御

使用电平移位 PWM 在线控制多端口 MMC，以最大限度地减少臂内平衡电流

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Yasuda;Kazunori Hasegawa;and Jun-ichi Itoh;Takumi Yasuda;T. Yasuda and J. -i. Itoh;安田匠，長谷川一徳，伊東淳一;安田匠・伊東淳一;T. Yasuda and J. Itoh;安田匠，伊東淳一;安田匠，伊東淳一
• 通讯作者: 安田匠，伊東淳一

追加センサを必要としないMMCのセルキャパシタの静電容量とESRのオンライン推定法

无需额外传感器的MMC单元电容器电容和ESR在线估算方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Yasuda;Kazunori Hasegawa;and Jun-ichi Itoh;Takumi Yasuda;T. Yasuda and J. -i. Itoh;安田匠，長谷川一徳，伊東淳一
• 通讯作者: 安田匠，長谷川一徳，伊東淳一

MMCを用いたマルチポートコンバータのアーム内電力偏差補償時の循環電流低減法

利用MMC补偿多端口变换器臂功率偏差时的环流降低方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Yasuda;Kazunori Hasegawa;and Jun-ichi Itoh;Takumi Yasuda;T. Yasuda and J. -i. Itoh;安田匠，長谷川一徳，伊東淳一;安田匠・伊東淳一;T. Yasuda and J. Itoh;安田匠，伊東淳一
• 通讯作者: 安田匠，伊東淳一