工学部 電気電子工学科

藤田洋司・河野昭彦 研究室

FUJITA Yoji & KONO Akihiko
LABORATORY

「蓄電技術リテラシー」:電池の動作を解析し効率的・安全に制御する技術に関する研究

電気自動車や家庭で電気を蓄える(蓄電)ためリチウムイオン電池(LIB)と呼ばれる大容量の高性能電池が使われ始め、将来的に鉄道、エレベータなど幅広い分野で LIBが導入されると考えられる。本研究室では、蓄電システムの基盤である電気工学の視点に立ちつつ電気化学理論をベースに電池の物理化学挙動を捉え、電池を安全・効率的に制御し使いこなす基盤技術の構築を目指す。

キーワード

  • 蓄電技術リテラシー
  • 蓄電デバイス
  • 充放電制御
  • 蓄電システム
  • 安全性・信頼性技術

ニュース&トピックス

NEWS & TOPICS

研究紹介

RESEARCH

蓄電デバイスモデルに関する研究

研究内容

リチウムイオン電池や鉛蓄電池等の蓄電デバイスは、電子やイオンが関わる化学反応によって充放電を行う精密な化学反応器です。本研究では、各種蓄電デバイスの充放電動作をモデル化し電気回路の中での蓄電デバイスの動作を解析、最終的には蓄電デバイス充放電制御技術や蓄電システム設計技術への展開を狙っています。

蓄電デバイスの過渡応答解析に関する研究

研究内容

電気回路に接続された電池は基本的には直流電源として動作しますが、電池と接続する電気機器から様々な外乱(ノイズ等)を受けます。電池を安全効率的に使いこなすためにはノイズ等のパルス的信号に対して電池がどのように応答し、電池の劣化に繋がる可能性が無いか解析する必要があります。このため化学反応器である電池を等価回路で表現しその過渡応答を解析する方法を研究しています。

蓄電デバイスの安全性・信頼性評価技術に関する研究

研究内容

電池は様々な要因により劣化し信頼性の低下をまねきます。このため電池の劣化と安全性への影響を解析する基礎技術の研究を進めています。特に高電圧パルスや機器からのノイズを模擬した信号を電池に印加し電池の劣化状態を観察して、安全性評価試験を実施する実験技術について研究して行きます。

教員紹介

TEACHERS

藤田洋司  教授・博士(工学)

略歴

1977年
3月
大阪府立四條畷高等学校 卒業

1981年
3月
大阪大学 工学部 金属材料工学科 卒業

1983年
3月
大阪大学大学院 工学研究科 金属材料工学専攻 博士前期課程 修了

1983年
4月
三菱電機株式会社 中央研究所 

2002年
4月
三菱電機株式会社 住環境システム研究センター家電技術開発部 

2005年
8月
三菱電機株式会社 先端技術総合研究所 

2013年
4月
金沢工業大学 工学部 電気系 電気電子工学科 教授 

2018年
4月
金沢工業大学 工学部 電気電子工学科 教授 

専門分野

専門:過渡現象解析、AC インピーダンス測定、高電界、高電圧、リチウムイオン電池

学生へのメッセージ

スマートフォンの電源はリチウムイオン電池(Lithium Ion Batteries: 以下LIBと略)です。皆さんほぼ全員がすでにLIBを携帯しています。これは、自動車に長く使われている、鉛蓄電池に比べ、約1/10の重量で同じエネルギーを貯めることができるから起きたことです。EV(電気自動車)に搭載されているのも周知のとおりです。さらに、不安定な風力・太陽光発電による電力を安定して送るために、電力を一時的に貯めるためにLIBも利用されると考えられます。送電系の電圧は、住宅の近くの送電線でも6600Vです。LIBの電圧はわずか3.7Vです。LIBを使用するには直列・並列化による高出圧、大出力化が必要になります。LIB蓄電システムが高電圧機器化することで、LIB周辺に高電界の環境が発生したり、雷が侵入するリスクも、想定しておく必要があります。当研究室では、主にLIBが高い電位、電界に晒されたとき、LIBに高い電圧が加わった時のLIBの応答に関する研究しています。蓄電池(バッテリー)の中身を知って使い方を考えることのできること(蓄電デバイスリテラシー)を目標に教育・研究を河野先生と連携して進めています。LIB等の先進蓄電デバイスの中身をもっと知りたい、応用に将来関わりたい学生は是非当研究室での研究を検討ください。

担当科目

プロジェクトデザイン入門(実験)(電気電子工学科)  電気磁気学Ⅱ  プロジェクトデザインⅢ(藤田洋司研究室)  電気磁気学Ⅰ  電気磁気学Ⅲ  電気材料  専門ゼミ(電気電子工学科)  エネルギー材料・デバイス工学研究(藤田洋司)  エネルギーデバイス工学特論  

河野昭彦  准教授・博士(工学)

略歴

2000年
3月
大分県立日出暘谷高等学校 卒業

2004年
3月
九州共立大学 工学部 電気工学科 卒業

2006年
9月
九州共立大学大学院 工学研究科 電子情報工学専攻 博士前期課程 修了

2009年
3月
九州共立大学大学院 工学研究科 機械電子システム工学専攻 博士後期課程 修了

2009年
4月
金沢工業大学 ものづくり研究所 特別研究員 

2012年
4月
金沢工業大学 工学部 電気系 電気電子工学科 講師 

2018年
4月
金沢工業大学 工学部 電気電子工学科 准教授 

専門分野

専門:デバイスモデリング、デバイスシミュレーション、充放電シミュレーション、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ

学生へのメッセージ

私は、カーボンニュートラル実現のキーとなるリチウムイオン電池や電気二重層キャパシタ等の電気エネルギーを貯めたり出したりすることができるエネルギー(変換)デバイスを研究しています。数学や電気回路の手法を利用してイオンや電子の動きを分析し、これらのデバイスを電気自動車等で安全に最適に運用する技術開発を、研究室一丸となって取り組んでいます。私はこれまで、置かれた環境により半導体、プラスチック、電池と研究テーマを3回大きく変えました。テーマ変更の度に素人状態に戻るため不安でしたが、今思えば知識、物の見方や考え方の幅が広がり、どんなことでもやってみれば面白いと痛感しました。学生の皆さんには、時間を大切にして置かれた環境の中で全力を尽くし、少しずつでも良いので絶えることなく着実に前進してほしいと思います。

担当科目

電気回路Ⅲ  電子工学  プロジェクトデザインⅢ(河野昭彦研究室)  過渡現象論  プロジェクトデザイン実践(実験)(電気電子)  エネルギーデバイス工学  専門ゼミ(電気電子工学科)  エネルギー材料・デバイス工学研究(河野昭彦)  エネルギー材料・デバイス統合特論  

オリジナルコンテンツ

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