Research of electric power regeneration using automotive cooling fan (Improvement of wind turbine efficiency by changing blade profile)

The common purpose for vehicle development has always been lowest fuel consumption. Therefore, engine and motor hybrid vehicles, and plugin hybrid vehicles are rapidly prevailing. The electricity plays an increasingly important role as a power source for those vehicles. This work aims at developing a new cooling fan for vehicle engine. This fan can operate as a cooling fan at low vehicle speed. At high vehicle speed, however, the fan is rarely used as a cooling fan. Therefore the fan can be used as a wind turbine, which generates electric power. We have developed a new fan rotor that can operate both as a cooling fan with the same performance as the current fan and a wind turbine at higher performance than the current fan. 1. 緒 言 近年,急速に普及しつつある HV 車や PHV 車に見られるように,自動車の燃費向上の観点から,電力が走行動 力として用いられるようになり,エンジンよりもむしろモータ駆動による走行頻度が増加しつつある.そこで, モータ駆動による走行距離を長くするため,高性能バッテリの開発や,車体の軽量化と共に,電力の回生や車両 走行抵抗による損失動力の低減等の検討が進められている.電力回生技術としては,既に実用化されているブレ ーキ回生や,研究段階である風車を用いた電力回生の例 (藤本他,2009) があるが,いずれも減速時のみを対象 としたものである. これに対し,通常走行時を対象とした電力回生の先行研究として,エンジンルーム内に風車を設定した Huang ら(2006)の数値的検討がある.Huang らはエンジンルームを通過し車外へ流出する流れの運動量変化より車両損 失動力を算出し,その損失の一部を風車により電力に回生する効果を検討した.そこでは風車はラジエータ等の 通風による車両損失動力を低減すると同時に,低減分を電力へ変換すると報告している. 本研究では,先行例とは異なり,新たに風車を設定することなく,冷却用送風機を風車としても活用すること を検討した.この送風機は,低速走行時には従来と同様に冷却用として作動するが,高速走行時で,かつ車両の 冷却要求がない場合には,風車として作動する.自動車用送風機は,夏場の低速走行時においては作動頻度が高 くなるが,高速走行時では酷暑地域を除き作動頻度が低いため,本研究が目指す活用方法は可能である.また, モータおよび発電機にブラシレスモータを使用していれば,発電機能を追加する場合の新設部品は不要である. 本報では冷却時の送風性能を維持しつつ,翼型改良により風車性能を向上させた結果について報告する. 自動車用送風機の電力回生に関する研究 (翼型改良による風車性能の向上) 織田 信一,長谷川 豊,鈴木 博貴,牛島 達夫 Research of electric power regeneration using automotive cooling fan (Improvement of wind turbine efficiency by changing blade profile) Shinichi ODA, Yutaka HASEGAWA, Hiroki SUZUKI and Tatsuo USHIJIMA *1 Nagoya Institute of Technology, Dept. of Engineering Physics Electronics and Mechanics Gokiso-cho, Showa-ku, Nagoya 466-8555, Japan Received 28 August 2014