堀 洋一/HORI Yoichi

堀 洋一 教授

【研究分野】
システム制御・宇宙分野
【研究領域】
電気自動車、モーションコントロール、ワイヤレス電力伝送
【研究室URL】
https://sites.google.com/edu.k.u-tokyo.ac.jp/hflab

研究内容

堀研究室の研究テーマは(1)電気自動車の制御,(2)ワイヤレス電力伝送システム, (3)人間親和型モーションコントロール,の三つで,藤本研のテーマと相互乗り入れをしている。パワーエレクトロニクス、メカトロニクスがベースである。電気制御で大きな機械系が動いたり、その特性が激変したりするのが面白い。この原理をもとに、電気自動車やモーションコントロールに、大きな革新をもたらそうとしている。

電気自動車の制御

電気モータはエンジン車と比較して, (1)トルク応答が二桁以上速い, (2)モータ電流から発生トルクを知ることができる, (3)モータは各輪に分散配置できるので, 高度な車両運動制御が実現できる, という三つの特長がある。

電気モータの高速トルク応答を生かし, 電気自動車(EV)で初めて可能になる新しい制御を研究している。4輪にインホイールモータや横力センサなどを搭載した「FPEV2-Kanon」,GPSやカメラを搭載した小型EV「C-COMS1」,「FPEV4-Sawyer」などを用い,滑りやすい路面で安定に走行する制御,GPSやカメラ映像に基づく車両状態推定,EVへの無段変速機の適用などを研究している。

また,スーパーキャパシタ(SC)は,高電力密度,急速充電が可能,多数の充電回数に耐え,安全かつ環境にやさしいなどの多くの利点がある。現在,SCとバッテリを組み合わせ,エネルギー密度とパワー密度の両立を可能にするハイブリッドエネルギー貯蔵システム(HESS)の研究をしている。また,HESSにワイヤレス給電(WPT)を組み合わせたパワーフロー制御の研究も行っている。

ワイヤレス電力伝送システム

磁界共振結合方式による,長距離・高効率なワイヤレス電力伝送の研究を行っている。ワイヤレス電力伝送を用いることで,EVのバッテリ容量による短い航続距離を補完できる。また,磁界共振結合方式は,従来の電磁誘導方式と比べて,伝送距離が50~1mと長く,伝送効率もより高い90%以上を達成可能,送受電器の位置ずれに強い,といった利点がある。

現在,EVへの給電システムの基本研究として,(1)インホイールモータへのワイヤレス電力伝送,(2)制御による所望電力と最大伝送効率の同時達成,(3)複数の中継コイル及び負荷へのワイヤレス電力伝送,(4)EVの走行中ワイヤレス給電,などの研究を行っている。とくに(4)はこれからの重要課題であり,実際に走行するEVに給電するための実験環境を整え,真に将来につながる技術の実現に向けて研究を行っている。

さらにワイヤレス電力伝送の応用研究として,(5)放射性廃棄物保管施設におけるモニタリング用センサ類へのワイヤレス給電,(6)複数周波数に対応したマルチバンド送電コイル,(7)電力伝送用コイルを用いた車両位置センサ,などの研究も行っている。

人間親和型モーションコントロール

福祉分野を想定した独特の制御手法の開発をもくろむもので, 人間親和型モーションコントロールという学術領域を作りたいと考えている。福祉現場で人間の生活に役立つロボットや,パーソナルモビリティに適した制御手法を提案している。さらに, 人間や生物の筋骨格系の特徴に基づいた機器設計を行い, 効率的に動くバイオメカニクスや,ヒューマノイドロボットで人間のようになめらかな歩行を実現する手法を検討している。

現在, (1) 筋肉モデルとその配置に基づく筋活性度の推定法, (2) 安全性・操作性および便宜性向上のための電動パワーアシスト車いすの制御, (3) 福祉装具・介護ロボットのためのパワーアシスト技術, (4) 二関節筋構造を利用した人の走行や跳躍の実現とロボットへの応用,衝撃緩和,新しい原理のロボットアームなどの研究を行っている。

学生へのメッセージ

堀研究室は本郷の電気工学専攻に軸足をおきながら,総合試験所で5年,生産技術研究所で5年などを過ごしたあと,平成20年度から柏の先端エネルギー工学専攻に全面移転,同時に藤本博志准教授と研究室の一体運用を開始しました。

研究室の構成員は30人規模で留学生もたくさんいます。堀・藤本研のどちらに配属されても処遇はまったく同じです。従って,藤本研のページも一緒に見てください。

動くものが好きで回路やハードの製作をやりたい人,一味違うロボット制御をやりたい人,自動車が好きでクルマ関係で働きたい人,高齢者や身障者のためになりたいと思っている人,将来宇宙関係をやりたい人も,ぜひ堀・藤本研に来て下さい。

企業,省庁,大学,学会,マスコミなど外部との共同研究や付き合いが多く,内外から見学者がたくさん来ます。イベントやデモが好きな人を歓迎します。また,調子の悪い人を助ける暖かい心をもった人を歓迎します。そうとう厳しく鍛えられますので打たれ強い人を希望します。

宴会が多いので肝臓は強い方がよいと思われますが必須ではありません。日本文化は大事にしますが,英語は必須です。

図1:電気自動車の制御
図2:ワイヤレス電力伝送システム
図3:人間親和型モーションコントロール
図4:柏の葉公園でお花見(2017.4)