燃料電池·EDLCハイブリッド電源鉄道車両の燃料電池出力決定と制御に関する検討

摘要

現在，非電化路線用気動車の代替としてクリーンな動力源である燃料電池（FC: Fuel Cell）と蓄電媒体を用いたハイブリッド電源鉄道車両が検討されている。ここでは蓄電媒体として，サイクル寿命が長く，高パワー密度が特長の電気二重層キャパシタ（EDLC: Electric Double Layer Capacitor）を用いることとする。従来の研究では，FC出力は定速走行に必要な最小限の出力から，EDLC容量は常にFCをアシスト可能で，且つDC/DCチョッパの電流制限から決まる最低限必要な容量からそれぞれ決定していた。しかし，FC出力はEDLC容量を増やすことで低減できる余地があり，最低限必要な出力は最高速度区間の平均損失から決定できると考えられる。そこで本検討では，ある負荷パターンが与えられた場合に搭載する最低限のFC出力（P_(max)）とキャパシタ容量の関係を明らかにするとともに，最低限必要なFC出力を搭載しても適切なエネルギーマネジメントが行える新たな制御法を提案し，検討を行った。