二次電池・キャパシタの開発

堀研究室のテーマは、（1） 電気自動車の制御、（2） 福祉制御 工学、（3） モーションコントロールの３つである。機械制御が開ルー プ制御を基本とするのに対し、電気制御の本質はフィードバック制 御にある。単純な演算を短い制御周期で繰り返す電気制御の力に よって、機械系の特性は大きく変化する。この原理をもとに、電気自 動車や人間親和型モーション制御の分野に、革新をもたらそうともく ろんでいる。ここではその中から、キャパシタだけで動くC-COMSの 研究を紹介する。電気自動車は電気モータで走るため、（1）トルク 応答がエンジンの２ケタ速い、（2）発生トルクが正確にわかる、（3） モータは分散配置ができる、というガソリン車にはまねのできない電 気制御の良さに大きな特長がある。これを実証するために、いまま で東大三月号IおよびII、カドウェル号などを製作して走行実験を 行ってきた。タイヤをすべりにくくする粘着制御によって、低抵抗タイ ヤで従来と同じ走りができるようになれば、燃費は一気に数倍に改 善される。そのような研究である。

一方、電気二重層キャパシタには、（1）寿命が半永久的、（2） 急速充放電が可能、（3）材料の環境負荷が小さい、（4）端子電圧 から残存エネルギーがわかる、という特長がある。とくに、充電が 非常に速くでき、端子電圧から残りのエネルギーが完全にわかる ので、余分な電池（キャパシタ）を積む必要がなくなる、という点が 重要である。 キャパシタは物理電池と呼ばれ、従来の化学電池に ない特長を持つが、パワー密度は電池をはるかにしのぐものの、 エネルギー密度はリチウムイオン電池の約1/10である。 20Wh/kg、20kW/kgという数字が代表的なキャパシタの実力で あろう。しかし、パワー密度は高く、しかも放電時も充電時も同じ 数値であることは、電池とまったく異なっている。これらの特長から 導かれる新しいクルマのスタイルは、「電力系統につながり」、「イン フラからエネルギーをもらって走る」、「ちょこちょこ充電する電車の ような」クルマある。乗り物を動かすアクチュエータとして、電気モー タが最適であることは鉄道がとうの昔に証明済みであり、これから は他の多くの製品と同じように電気を使うようになるだろう。

クルマが電力系統につながっていくとすれば、次に来るべきは、 「移動体へのエネルギー貯蔵（ストレージ）と供給（サプライ）技術」が 重要である。数十kHz、10〜20MHz、2.45GHzなどの周波数を使っ た非接触のエネルギー伝送装置の研究が、いろいろなところで始 まっている。近い将来、いきなりブレイクする可能性がある。そのとき、 キャパシタはエネルギーを仲立ちし、系をバックアップする重要なデ バイスとなって大活躍することになるだろう。