別紙4 (課程博士)
Date of submission

平成

電気・電子情報工学専攻
氏名

1月

1 2日

StudenHD Number

Depa11ment

Pplicant's name

2 9年

学t条署宅昏号'

第 103422 号

鈴木良輝

Supervisors

大平孝

指導教員

上原秀幸

Abstract

論文内容の要旨(博士)Title ofThesis

博士学位論文名

Via・圦lheel powerTransfer and Electrified Roadway for Dynamic powering to ElectricVehicle(Approx.80o words)(要旨に00字程度)

イ、、This paper presents continuous dynamic po、vering to a manned electric motor cart using via・圦lheel po、ver
Transfer (V・WPT).圦le show technical feasibiⅡty of dynamic po、vering using v・WPT. First of aⅡ,、ve created aVia・wheel po、ver transfer using ν32 Scaled modeltoy car.、Ne prototyped a transmi廿ing metal plates and areceiving tire structure with a steel belt. The structure consisting of them is ca11ed v・WPT system. The v・WPT
System is evaluated with regmd to maximum available power efficiency ηm飢, which means the po、ver transferefficiency performed by a t、VO・port system in case of perfect conjugate impedance matching 、vith its source and10ad. From the measured 行'equency response ofηm献, we setthe operation frequency at 52・MHZ,、vhere Ylm獣、vasObserved aS 89少、0. To make the actual e価Ciency reach ηm獣, we next designed Lc matching circuits for theV一圦IPT system.1f it were not for matching, the power reaection coefficientlS111 0fthe v・圦IPT system 、¥ould be
99%,、Nhich means the efflciency is quite low. A介er matching,1S111 SuccessfUⅡy reduced to o.フ% and transfer
efficiency achieved 75%.込le experimented powel' transfer from a prototyped RF inverter to an onboard lnotor
through the v・WPT system and a prototyped RF rectifier. we finaⅡy confirmed the onboard motor run. This is
the proofofpo、¥ertransfer using v・WPT system.
Next, we crated v・い,1PT to a manned battery‑1ess electric caH 介om electrifled aoor panels. we speciaⅡyremodeled the structure of the cart to receive power by v・、NPT. particularly the metal front uprights were withreplaced by insulators made made 介om Mc nylon. operation n'equency is decided aS 7.05MHZ, where ηm獣
exceedS 80%. we designed and fabricate matching circuits for the v・、NPT system. A丘er matching, the exhibitedPower transfer efficiency ofthe v・WPT iS 67%. we constructed the entil'e poW引'transfer system, and supplied
RF power of 120圦lto the manned electric caH froln an RF inveder. Then,the cartran by 80cm along the course
at 3km/h with total efficiency of59ψ0. To confirm the driver's safety, we also measured an electromagnetic field(EMF) 1eakage from the v・圦IPT system. Measured EMF is lo、Ner than the reference value of a l'adio wave
Protection guideHne suggested by the government of Japan. Froln these results,、ve sho、ved the feasibility ofV・圦IPT to a manned electric motor caH running on an electrified aoor.
FinaⅡy,、ve worked with a long‑haul electri行ed roadway for continuous dynamic powering to an electric car[.
We found some voltage nUⅡ Points where power transfer efflciency severely suffers from unwanted standing
Waves. These points appear periodical!y at N4 and odd・number timeS 入ノ4 far fyom 血e terminal of roadway,
Where 入 designates the wavelength. The caH cannot be weⅡ Powel'ed in the vicinity ofthose nUⅡ Points. To solve
this problem, we proposed a new electri行ed roadway structure ca11ed composite Ri旦ht and Le丘 Handed (CRLH)
electri負ed roadway. we divided the roadway into segments of Nlo in length or shorter, and connected them in
Cascades by employing le介一handed (LH) circuits. They compensate the phase delay caused by a long・haulelectri丘ed road、vay since the LH circuits are periodica11y inserted bet、¥een segments. Thus, the voltage nU11
Points standing wave nodes vanish from the roadway because each of the electric length is within 入/10 without
regard to the total roadway length.圦le con6rmed the viability of the cRLH technique in this experiment. ForComparison, an electri6ed road、Nay ofover N4 a4 m round) in conventionalstructul'e was constructed. Measured
ηmax ranges bet、veen o% and 47% due to standing waves,、vhere ηmax decreased to o% at 入/4 froln an end.杁,1ethen designed and prototyped le丑・handed circuits and inserted them into electri6ed track periodicaⅡy. Measul'ed
deviation in ηm飢 Was a11eviated from 47 Point t05.8 Point, and ηm餓、vaS 55% in average. By this technique, themanned cart ran on the cRLH circuit 廿Uck with v・WPT.＼¥e successfU11y perfonned continuous dynamic
PO、vering to a manned electric caH on a long・haul electrified roadway.1n conclusion, the developed techn010gies
in this work enable dynamic po、verin旦 to electric vehicles, and consequently wi11 Contribute to our prosperous
future life on the low c02 blue planet.

別紙4 (課程博士)
Date of submission

平成Department

氏名

1 2日

StudentlD Number

電気・電子情報工学専攻
Pplica川's name

29年1月

学籍番号

第 103422 号

鈴木良輝

Supervisors

大平孝

指導教員

上原秀幸

Abstract

論文内容の要旨(博士)Title ofThesis

博士学位論文名

電気自動車走行中給電のためのタイヤ集電方式と電化道路(Approx.80o words)
i1(要旨 1,200字程度)
本論文は、タイヤ集電方式により有人電動車両への長区間の連続走行中給電を達成する。第1に、y32スケール自動車模型でタイヤを介した電力伝送を実証する。タイヤ集電のための、送電用電極板と受電用のスチールベルト入りタイヤを試作した。これらの送受電極を合わせてタイヤ集電系と呼ぶ。タイヤ集電系の最大有能電力効率η卿を測定した。周波数52Mf匡でη̲が89%得られた。
周波数52MHZで、電力伝送に必要な整合回路、 Nインバータ、 RF整流回路を設計・試作した。 RFインバータからの高周波電力でタイヤ集電系を介して車載モータが駆動することを実証した。タイ
ヤ集電系(RF‑RF)効率75%を達成した。
第2に、パネル板と一人乗りバッテリーレス電動力ートを使ったタイヤ集電方式電力伝送システ
ムによる有人走行を実証する。まず、タイヤ集電機構を備えた電動力ートとそれの荷重に耐えられる電化パネル床を設計・試作した。タイヤの軸受け部分を絶縁体であるMCナイロンで試作し、タイヤ集電可能な車両構造を実現した。フ.05M地でタイヤ集電系のη呼が80%得られた。整合回路を設計試作し、タイヤ集電系の電力伝送効率が67%得られた。即インバータから120W出力時にモータへの出力70.郭、総合効率59%を達成した。タイヤ集電による電動力ートの起動および電動力ート
司0.8m走行を達成した。漏洩電磁界を測定し、搭乗者の安全性を評価した。搭乗者位置の電磁界強度は、総務省「電波防護指針」の指針値以下であった。パネル板と一人乗り電動力ートを使った
タイヤ集電方式電力伝送で有人走行が実現できることを示した。
最後に、長区間の電化走行路から電動力ートへの連続走行中給電を実現する。電化走行路の終端から V4波長の奇数倍(終端から90度位相が遅れた)となる電圧定在波節(電圧ゼロ点)付近で電力伝送効率が極めて低くなる闇題を発見した。この問題を解決する、定在波節が生じない新しい電化道路構造「右手左手複合系電化走行路」を提案した。埋設した電極板に、通過電圧の位相を進める「左手系回路」をν10波長程度の間隔で装荷し、電化道路で生じる位相遅れを左手系回路で周期的に打ち消す。これにより、電化走行路の効率低下問題を解決する。全長 Hm (0.6波長)の周回構造の電化走行路で右手左手複合系走行路の有効性を検証した。左手系回路を装荷しない場合は終端からν4波長の点で最大効率η畍は0となった。左手系回路を装荷するとη畍の低下は解消され、道路全周の平均伝送効率55%、振れ幅フポイントを達成した。時速3km で有人電動力ートの連続周回走行に成功した。本研究の目的である、タイヤ集電方式による有人電動車両への連続走行中給電を達成した。本研究成果は、郡への走行中給電実現による別の禾噺更陛向上と普及促進、ひいては、 CO.削減を達成するグリーンビークル社会実現への第一歩である。