電力回生とエネルギー有効利用

第1部 電力回生とエネルギー貯蔵を構成する技術要素

(2011年11月28日 10:00～12:00)

　電力回生技術の前提である、電気・機械エネルギー変換技術おける要素技術の説明、電力回生技術概論および鉄道における電力回生とエネルギー貯蔵技術の全体像について具体的事例を交えながら説明します。

1. 電力回生とエネルギー貯蔵の効果と全体構成
2. 交流電動機可変速駆動システム
   1. 普及の背景
   2. 誘導電動機による回生
   3. 永久磁石同期電動機による回生
   4. インバータを用いた回生制御
3. エネルギー蓄積要素
   1. 高性能二次電池
   2. 電気二重層キャパシタ
   3. フライホイール
4. システムの構成と制御
   1. エネルギー蓄積要素と電力回生を応用したシステム構成と制御
   2. エネルギー蓄積要素と電力回生応用システムの課題と今後
5. 鉄道における電力回生ブレーキと貯蔵技術動向
   1. 電気鉄道における電力回生
   2. 電気鉄道における回生ブレーキの課題
   3. エネルギー貯蔵技術の応用
   4. 電気鉄道におけるエネルギー貯蔵技術の具体例
   5. 電気鉄道におけるエネルギー貯蔵技術の意義

第2部 電力変換技術による電力回生 ～変換機器・マトリックスコンバータ～

(2011年11月28日 12:40～14:00)

　バッテリーをはじめとするエネルギー貯蔵装置へ電力を充電/回生するには、交流-直流電力変換器や直流-交流電力変換器が重要な役割を果たす。 　このようなインタフェース電力変換器として、PWM整流器とPWMインバータからなるBack-to-Back (BTB) システムを紹介する。特に具体的な構成法や制御方法を解説する。 　さらに、最近、高効率、小型、メンテナンスフリーとして注目を浴びているマトリックスコンバータを用いた回生技術について、利点欠点を説明し、制御方法の概略や適用事例など解説を行う。

1. インバータ・整流器による電力回生
   1. インバータの動作原理
   2. 系統連系制御
   3. 交流負荷から交流電源への回生
   4. 動作波形例
2. マトリックスコンバータによる電力回生
   1. マトリックスコンバータとは?
   2. マトリックスコンバータの特徴
   3. 動作原理
   4. 応用例
3. まとめ

第3部 電動機におけるエネルギー回生技術と蓄電技術

(2011年11月28日 14:10～15:30)

　電気自動車をはじめとするモータを利用した移動体では、エネルギーの有効利用を行うために、減速させるときに走行時の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電し、再利用するというエネルギー回生を積極的に行って航続距離を増やすことが行われる。 　しかし、蓄電デバイスによっては、回生されたエネルギーをすべて蓄電することができず、電池の電圧が上昇して接続されている電子回路を破壊する可能性もある。 　本稿では、エネルギー回生の基本的な手法とエネルギーを蓄電する蓄電システムについて、モータ制御回路方式や回生手法、蓄電デバイスの保護回路などを具体的な例を示しながら解説する。

1. エネルギー回生とは
   1. エネルギー回生を行うには
   2. H型ブリッジ回路とブラシ付DCモータでは
   3. 昇圧回路とインバータ回路
   4. 制御回路の効率を高めることが必要
2. 永久磁石同期モータ制御手法と回生手法
   1. スカラー制御とエネルギー回生
   2. ベクトル制御とエネルギー回生
3. 蓄電システムと保護回路
   1. バッテリの種類と特性
   2. 保護回路
   3. バッテリの寿命を延ばすキャパシタの利用
   4. 電気エネルギーを効率よく運用する蓄電システムの応用例

第4部 自動車の回生制動 ～システムと要素部品～

(2011年11月28日 15:40～17:00)

　電動車両 (EV・HEV・PHEV 等) の効率改善の定石として、制動時に回生制動によって運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する方法が採られるが、電池の状態等の許す範囲で出来るだけ大量に回収したいという要求と、安全上重要である制動操作に違和感を生じさせないという要求を如何に確実に両立させるかが課題となっている。 　現在運用されている代表的なシステムとその得失を中心に、自動車の回生制動全般について解説する。

1. 自動車の回生制動の目的と効果
   1. パワートレインの形式と回生制動の効果
   2. 回生システムの考え方と課題
   3. 要素部品と回生効果
2. 回生・摩擦制動協調制御
   1. 汎用ブレーキシステムの必須機能
   2. 油圧サーボブレーキシステム
   3. 電動サーボブレーキシステム
   4. ブレーキ・バイ・ワイヤシステム
3. 簡易的な回生制動
   1. エンジンブレーキ相当の回生制動
   2. ガソリン車の回生制動
4. 課題と将来展望