排熱発電用電力変換回路

Q1.
TEMの出力特性の説明をしてください。
A1.
TEMの出力特性はi-v特性の場合は傾きが負の一次関数的形になっていおります。
そして、i-p特性では最大電力は120Wになっている特性となっています。
これらの出力特性は実験データに基づいて決めています。
なお、複数個のTEMを直並列接続することにより、出力特性は任意に設定するいことができます。

Q2.
2パラなどのシミュレーション方法や計算法について説明してください。
A2.
回路方程式を導出し、ルンゲ・クッタ法を用いた数値シミュレーションにて回路動作を解析しています。クロックの周期毎に離散写像を定義し、分岐パラメータを変化させた際の回路動作を広いパラメータ空間上から確認しています。

Q3.
レンジエクステンダーEVは排熱ガスをターボを回して、電気を発電してバッテリに供給されるものはありますが、排熱の熱を使用する場合と比べてどちらの方がバッテリ供給率が良いか?
A3.
温度差が大きいほどTEMの出力電力が大きくなります。現在、触媒コンバータへのTEMの設置を考えており、その理由として触媒コンバータには最大500度にも達する排ガス経路と水冷ジャケットが搭載されているため、温度差が容易につくれるためです。最大300W程度の電力を排熱から回収し、12Vや48Vバッテリへ給電することが目標です。

Q4.
TEMの出力特性は温度ではどのように関連していますか?
A4.
TEMの種類にもよりますが、温度が変化するとTEMの開放電圧のみ変化して、i-v特性の傾きは一定となります。開放電圧は、TEMにかかる温度差が高ければ高く、温度差が低ければ低くなります。

Q5.
熱電池は温度に関して時間的にはどのように変化しますか?また、実験結果はいいが、温度が時間的に変化する場合、非線形的な動作は現れるのか?
A5.
温度が変わるとそれに追従するように出力電力も変化します。現在、TEMの開放電圧が20V以上、60Vまでの範囲で、最大電力点追従制御が機能して、システム効率90%以上で回路が動作していることを確認しています。

Q6.
電力変換効率とは?
A6.
「コンバータの出力電力/コンバータの入力電力」で定義されます。

Q7.
電力利用率とは?
A7.
「コンバータへの入力電力/TEMの最大出力電力」で定義されます。

Q8.
システム効率とは?
A8.
「電力変換効率×電力利用率」で定義されます。

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