家と車の電力を無線で相互融通するワイヤレスＶ２Ｈシステム

近年、変動形再生可能エネルギーによる系統の不安定化が問題となっている。電力の平準化を実現する分散システムとしてスマートハウスが注目されているが、蓄電池が高価であることが普及の妨げとなっている。この問題を解決する方法として電気自動車のバッテリーを家庭内配電に双方向に接続して利用するV2H(Vehicle to Home)システムが期待されている。しかし、従来の充電ケーブルを用いる接続方式では手間がかかるために、接続の頻度が低下してしまう。そこで著者らはスマートハウスの利用率と利便性の向上を図るため、電気自動車を家庭のカーポートに駐車するだけで、自動的に双方向の電力融通を行うことができるワイヤレスV2Hシステムの開発を行っている。 本研究では、国際規格SAEJ2954に準拠した許容周波数帯での動作で、家一軒分丸ごとの電力をカバーするハイパワー6kWの電力伝送を双方向で行うシステムの実現を目指している。効率と伝送電力を確保するため高周波の磁界を用いるが、高周波電力を発生する双方向コンバータとして、従来は4つのパワー半導体を用いたフルブリッジコンバータを用いた研究がなされてきた。本研究では、図1のようにわずか1つのパワー半導体で高効率に高周波電力を発生するシングルエンデッドコンバータを用い、従来のブリッジコンバータに比して圧倒的な小形軽量かつ低コストを実現するワイヤレスV2Hシステムを実現し、幅広い普及を目指す。 先に開発したシングルエンデッド式ワイヤレスV2Hシステムでは、(1)コンバータの構成部品である共振回路定数のわずかなばらつきによって伝送電力が大幅に変化してしまうというロバスト性の課題がある。(2)また、過去の技術ではスイッチの導通時間TONを変えて電力を制御するため、動作周波数が国際規格の85kHz帯から離脱するという課題がある。そこで、この問題を解決する新しい方式として周波数を可変しない位相シフト制御式電力制御を提案している。本提案方式を用いたワイヤレスV2Hシステムが高ロバスト性及び位相シフト方式を実現できることを確認できたので報告する。