プロジェクト課題

二次電池利用
背景・目的
地球温暖化問題の対策として低炭素電源の確保と電化社会の実現が有効である。民生・運輸部門の電化では、電力貯蔵技術である二次電池技術の活用を欠くことはできない。本課題では、民生部門の電化推進に向けて、利便性と効率の向上を目的として、住宅用に開発したヒートポンプ（HP）式給湯機併設の蓄電システムの活用を提案する。また、運輸部門での電気自動車（EV）の普及には、インフラ整備が欠かせず、急速充電インフラの適正な配置の評価ツールと、より利便性の高い充電方法を開発する。一方、EV 普及促進のために、一般ユーザの市場調査を行い、初期段階の普及可能性を調査して、普及方策を提案する。

主な成果
1．民生用需要家向け HP 式給湯機ハイブリッド蓄電システムの開発試作した HP 式給湯機ハイブリッド蓄電システム［Q 0 8 0 1 8］［R 0 8 0 2 6］の総合的な効率評価に着手した。夜間に蓄電した電力を利用して昼間に HP 式給湯機で貯湯す
れば、夜間より高い外気温を利用できるため効率を向上させ、低コストで運用できること（図 1）、実用条件における最適運転方法が必要であることが分かった［Q 1 0 0 3 7］。
2．交通シミュレーションを利用した急速充電ステーション配置適正化開発した交通シミュレータを活用して、急速充電ステーション（充電 ST）配置を適正化できるツールを開発している。地図上を EV が走行する交通シミュレーションにより、充電需要（電池切れ発生域）を予測する。その結果に基づき、充電 ST の適正配置位置を解析する（図 2）。本ツールにより、現状の交通状況をシミュレーションした EV 走行で電池切れ発生を極力抑えた充電 ST 配置を提案できる［L 1 0 0 1 1］。
3．双方向非接触充電技術の開発
夜間や雨天時でも利用が簡単・安全に充電できる手法として次世代の家庭用（普通）充電装置を検討している。双方向非接触充電装置を開発し、伝送試験を行った。住宅等で行われる普通充電相当の容量2kW で、90％の送電効率が得られた（図3）。本装置は、将来の V 2 H（自動車から家庭への電力伝送）など多様なシステムへの適用が可能である［H 1 0 0 0 7］。
4．国内の電気自動車普及可能性調査
マイカー使用者を対象に、EV 及び充電等に関する 6 , 0 0 0 人規模のアンケート調査を実施した。EV 関連情報の認知度調査では、「環境性」「航続距離の短さ」「自宅で充電可能」という点は 9 割以上の人に認知されている一方、市街地走行やエアコン使用による「航続距離の減少」や、普通・急速充電の「充電時間」を知っている人は 5 割程度にとどまることが分かった。また、認知度が低い項目ほど、性・年齢別による差異が大きく、例えば使い方による航続距離の減少の認知度は 3 ～ 7 割程度と大きな差異が見られた。
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環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術

1.4
1.81.41.2
1.6
1.2
1.01.41.00.81.2
0.8
0.6
1.00.60.4
0.8
0.40.20.60.2
0.0
0.40.00.20.0電力量料金（相対値）

電力量料金（相対値）
電力量料金（相対値）

HP効率（相対値）
HP効率（相対値）
HP効率（相対値）

1.5
1.41.5 HP電力量ベース
HP電力量ベース
1.4 の夜間HP運転時
1.3の夜間HP運転時
1.51.3 の効率で規格化1.2の効率で規格化
1.41.2 HP電力量ベース
1.1
1.31.1 の夜間HP運転時
1.0
1.21.0 の効率で規格化
0.91.10.90.8
1.00.80.7
0.90.71.8
0.81.8 夜間HP運転時
1.6
夜間HP運転時
0.71.6 の電力量料金

HP電力量
HP電力量
ベース（1日）ベース（1日）HP電力量
ベース（1日）受電電力量
受電電力量
ベース（1日）ベース（1日）受電電力量
ベース（1日）の電力量料金
で規格化
で規格化
夜間HP運転時の電力量料金で規格化

昼間
昼間
昼間
夜間
夜間

夜間
夜間貯湯
夜間貯湯
夜間貯湯

夜間＋昼間貯湯
夜間＋蓄電に夜間＋昼間貯湯 よる昼間貯湯
夜間＋蓄電による昼間貯湯
夜間＋昼間貯湯
夜間＋蓄電による昼間貯湯

図
11 1蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果
図図
蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果
蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果（上：HP運転効率、下：電力量料金試算の相対比）（上：HP運転効率、下：電力量料金試算の相対比）（上：HP運転効率、下：電力量料金試算の相対比）
図 1 蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果※※沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠※沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠
沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠（上：HP運転効率、下：電力量料金試算の相対比）※※電力量料金は夜間（23時～7時）：9.17※電力量料金は夜間（23時～7時）：9.1
7円/kWh、昼間（7円 /kWh、昼間
電力量料金は夜間（23 時～7 時）：9.17※ 沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠円/kWh、昼間（7時～23時）：28.07円/kWhで試算（7時～23時）：2
8.0
7円/kWhで試算時～23 時）：28.07 円/kWh※ 電力量料金は夜間（23時～7 で試算時）：9.17 円/kWh、昼間（7※※電力量料金には
HPHP
動作と蓄電池への充電電力、
および、※電力量料金にはHP動作と蓄電池への充電電力、
および、電力量料金には動作と蓄電池への充電電力、
および、
時～23 時）：28.07 円/kWh で試算
システム運転の電力量を含む。
なお、
夜間貯湯と夜間充システム運転の電力量を含む。なお、夜間貯湯と夜間システム運転の電力量を含む。
なお、
夜間貯湯と夜間充※ 電力量料金には HP 動作と蓄電池への充電電力、および、電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
充電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
システム運転の電力量を含む。
なお、夜間貯湯と夜間充
電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さHPHP
運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さらHP
運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さらに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合をに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合をらに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合をHP 運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さ比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量の比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量の比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量のらに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合を比）は、昼間にHPを運転すると向上した。また、蓄電シ比）は、昼間にHPを運転すると向上した。また、蓄電比）は、昼間にHPを運転すると向上した。また、蓄電シ比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量のステムを利用してHPを昼間運転すると、HP運転効率のシステムを利用してHPを昼間運転すると、HP運転効率
ステムを利用してHPを昼間運転すると、HP運転効率の比）は、昼間にHP を運転すると向上した。また、蓄電シ向上とともに、電力料金の低減が期待できる。の向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
ステムを利用してHP を昼間運転すると、HP 運転効率の向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
2充電インフラ適正配置機能
充電インフラ適正配置機能
図図
2図2 充電インフラ適正配置機能有した交通シミュレータ
図有した交通シミュレータ
2 を有した交通シミュレータ
充電インフラ適正配置機能
多層レイヤー構成を活用し多層レイヤー構成を活用し多有した交通シミュレータ
層 レ イ ヤ ー 構 成 を 活 用 し て、て、EV レイヤーでEVの充電
レイヤーでEVの充電多層レイヤー構成を活用しEV て、EVレイヤーでEV の充電需要を需要を解析し、充電ST
レイヤ需要を解析し、充電ST
レイヤて、EV レイヤーでEV の充電解析し、充電
ST レイヤーでは充ーでは充電STSTの適正配置を検ーでは充電の適正配置を検需要を解析し、充電ST レイヤ電討した。
ST の適正配置を検討した。
討した。
ーでは充電 ST の適正配置を検討した。

一次側回路
一次側回路
パルス
パルス
力率改善
発生器
一次側回路
力率改善
発生器
コンデンサ
パルス
コンデンサ
力率改善
発生器
EV用
コンデンサ
EV用
インバータ
インバータ
共振
EV用
共振
コンデンサ
インバータ
コンデンサ
直流電源
直流電源
共振
双方向
双方向
コンデンサ
共振回路
直流電源
共振回路
双方向共振回路

二次側回路
二次側回路
力率改善
二次側回路
力率改善
コンデンサ
コンデンサ
力率改善
コンデンサ EV用
EV用
インバータ
インバータ
共振EV用
共振
コンデンサ
コンデンサ インバータ
負荷負荷共振双方向
双方向コンデンサ
共振回路
負荷共振回路双方向共振回路

3 3双方向非接触給電
双方向非接触給電
図図3図
双方向非接触給電（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性 （負荷電圧3350V
5 0V一定）一定）（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性
図 3 双方向非接触給電（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性 （負荷電圧（負荷電圧350V 一定）
双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数セン双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数センチメー（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性 （負荷電圧 350V 一定）
双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数センチメー
チメートルの離隔の場合で 9 0％の効率を得た。
トルの離隔の場合で90％の効率を得た。
双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数センチメー
トルの離隔の場合で90％の効率を得た。
トルの離隔の場合で 90％の効率を得た。

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