ソーラー カーの補助電源に関する考察

ブリヂストン ワールド ソーラー チャレンジ (BWSC) は、オーストラリアの奥地を 3,000 km 走行し、最も効率的なソーラー カーの限界をテストするイベントです。どの EV でも電気系統は複雑ですが、太陽光発電の場合はなおさらです。

車両には、モーターを駆動する高出力回路と、補助システムを駆動する低出力回路の 2 つの主要システムがあります。推進力を重視した高電力部品は以下の通りです。

• ソーラー パネル - 名目上、駆動と補助システムを動かすのに十分な電力を供給します。
• 高電圧バッテリー - 太陽光発電が不十分な場合に電力を供給します
• 双方向コンバータとモーター コントローラー - 両方ともソーラー/バッテリーからインバータへの高出力の制御と供給を行います。
• DC-AC インバータ - DC 電流を駆動モーター用の AC 電流に変換します。
• 駆動モーター - 電気エネルギーを機械的な力に変換して車両を推進します。また、多くの場合、ブレーキ時に電気エネルギーを生成させ、それをバッテリーにフィードバックします。

ただし、同様に重要なのは、制御回路と安全回路、およびその他の補助負荷です。これらには次のものが含まれます。

• ディスプレイ
• センサー
• テレメトリ送信機/受信機
• ライティング
• 制御回路/安全回路

信頼できる補助電源がなければ、ディスプレイが真っ暗になるだけでなく、その影響は甚大です。モーター コントローラもその回路に補助電源を必要とするため、車は文字通り走行不能になります。そして、オーストラリアの奥地で、途中走行不能になることは、あってはならないことです。

補助電源については、効率、安全性、信頼性など、様々なポイントをバランスよく考慮する必要があります。現在、市販されている多くの電気自動車に見られるような従来通りの設計では、補助電源を供給するために 12/24/48 V の独立したバッテリーを使用し、ディスプレイやその他の電子機器に電力を供給するために必要に応じて DC-DC 降圧 (buck) コンバータを使用します。このような構成では、重量、複雑さ、および潜在的な故障の可能性がシステムに加わり、効率を最大化する必要がある自動車にとって望ましいものではありません。もっと優れたソリューションがあります。

チューリッヒ工科大学の αCentauri (別名 αCe) ソーラー レース チームは、85 号車のコントロール ボードに Power Integrations の PowiGaN ベースの InnoSwitch オフライン スイッチング電源用 IC を採用しています。αCe は、その 750V PowiGaN スイッチがコンバータの 400V 高電圧側で発生する電力スパイクから保護するため、補助 DC-DC コンバータとして PowiGaN InnoSwitch が採用されました。

更に、Fluxlink 対応のフライバック回路は、効率を最大化すると同時に、フォトカプラを使用せずに堅牢な絶縁を実現し、フィードバック回路の部品点数を減らして効率を高めます。そして、前述のフォトカプラを含め、いくつかの潜在的な故障リスクを軽減することができます。PowiGaN と Fluxlink は、このチームにとってまさにゲームチェンジャーです。

Mr.Green のブログは、αCentauri ソーラー レース チームの応援ロケの場です。Power Integrations の公式 YouTube チャンネル及び LinkedIn ページで、#PowiGaNVan をフォローしてください。

この Mr. Green のブログは、#PowiGaNVan のブログ、Vlog、ライブストリーム、ソーシャル ポストなど、ブリヂストン ワールド ソーラー チャレンジでオーストラリアの奥地を走るチーム αCentauri を追った特別シリーズの一部です。