研究所紹介 
Introduction of nextGV

自動車用電動パワーシステム研究所 
Research Institute for Automotive Electric Power System

HEV、EV、FCVの
パワートレーンのシステム制御
及び構成要素の研究

所長:中垣 隆雄 (創造理工学部教授)

今後、モビリティ用の動力源において、低炭素化・電動化が着実に進んでいくと考えられます。自動車用電動パワーシステム研究所では、次世代自動車の電動パワーソースに関係する3つの研究を進めています。

■研究テーマ

HEV、EV、FCVのパワートレーンのシステム制御及び構成要素の研究

自動車電動パワーソース研究を中心に以下の3つを中心に実施します。

1. FCV用高性能PEFCの研究

水素を燃料とする燃料電池自動車には固体高分子形燃料電池が積載されます。内部抵抗に起因する発熱の除去や電気的な接触抵抗に加え、プロトンや酸素の輸送なども相互に連関してセル内部の現象は極めて複雑であり、低コスト化のための高電流密度運転の達成は容易ではありません。また,固体高分子膜の耐久性にも課題があり、劣化メカニズムの解明も待たれます。当研究所ではFCCJプロトコルをベースとした高精度な試験ノウハウを多数保有しており、得られた確度の高い結果とそれに基づく数値計算による予測モデル等を補完的に用いながら、現象理解の深化に努めていきます。また、その理解を基に、例えば多孔質材料にまで遡及した設計・エンジニアリングソリューションを提供します。

2. リチウムイオンバッテリーの研究

再生可能エネルギーで充電した蓄電池を動力源とする電動車両(EV)には,出力密度の高いリチウムイオンバッテリーが用いられます。本研究所では、リチウムイオンバッテリー内部の過渡の輸送現象を実験と計算により解析し、過電圧分離やモデル化などを通して、様々な走行モード、急速充電、寒冷地での冷間始動など厳しい条件におけるバッテリー内物質移動の律速過程の緩和策について研究していきます。 さらに、劣化のメカニズムの解明にも努め、使用過程におけるバッテリーの劣化状態をモニタリングしながら劣化検出や劣化予測ができる実用的な手法について検討していきます。

3. 電動車両システム制御の研究

HEV、EV、FCVに搭載するコンポーネントは、バッテリー、モーター、燃料電池など、コンベンショナルな内燃自動車と大きく異なります。それらを用いた電動車両で、急加速や登坂路などの高負荷、効率の悪化する渋滞路、寒冷地での冷間始動や炎天下での冷房需要を含むさまざまな走行モードにおける最適な制御の確立は極めて難しい課題です。当研究所では、過渡を含めた走行状態を車両モデルで再現するとともに構成要素の電力・電流を解析し、実験結果と突き合わせながら最適な制御方法を検討していきます。

プロジェクトメンバー

所長: 中垣 隆雄(創造理工学部教授)

  • 研究所員
  • 中垣 隆雄(創造理工学部教授)
  • 勝田 正文(創造理工学部教授)
  • 草鹿 仁(大学院環境・エネルギー研究科教授)
  • 紙屋 雄史(大学院環境・エネルギー研究科教授)
  • 連絡先
  • 早稲田大学総合機械工学科 中垣研究室
  • 〒169-8555 東京都新宿区大久保3-4-1
  • 早稲田大学58号館225、322号室
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