ワイヤレス充電: 電気自動車のプラグを抜く

Aug 15, 2023

電気自動車の所有者にどの機能を廃止したいかを尋ねると、充電コードと答える可能性が高くなります。毎晩車両の電源を忘れずに接続する必要があることを好む人はいません。

その結果、デルファイ、日産、クアルコム、ロールスロイスを含むいくつかの企業は、電気自動車のドライバーがガレージの床または駐車スペースに埋め込まれた装置の上に駐車するだけで電力を供給できるワイヤレス充電技術を開発またはテストしました。ほとんど努力せずに完成します。

充電装置を備えた道路など、他のアイデアも提案されていますが、これまでのところ、ほとんどのシステムは電磁誘導と呼ばれるよく知られた技術に依存しています。 電動歯ブラシの充電に使用されているのと同じ技術です。 最も基本的なものでは、変化する電流が送信機のワイヤのコイルを通過し、そのすぐ上にある受信機コイルにも同様に変化する電流が生成されます。 送信された電力はバッテリーに供給され、再充電されます。 歯ブラシでは、送信機はベースに設置され、受信機はブラシ内に設置されます。

しかし、エアギャップを横切る電磁誘導技術（たとえば、充電パッドから自動車まで）は、誰もが完璧なソリューションとは考えていません。 批評家らは、適切に設計されていない限り、迷走電波を発したり、近くの金属物体を加熱したりする可能性があると指摘している。この2つの問題は、一般の人々が危険だと認識すれば、その技術が沈没する可能性があると無線電気自動車業界は認識している。 ここでのキーワードは「認識」です。業界は、自社の電力伝送技術が十分にテストされ、完全に安全であることが証明されていると強く主張しています。 「私たちは 2 年前にそのしきい値を超えました」と、自動車用充電機器のトップメーカーである WiTricity の販売および事業開発担当バイスプレジデントである David Schatz 氏は言います。 「コードと標準は現在作成中です。」

両極が離れている

しかし現在、バンクーバーのブリティッシュコロンビア大学（UBC）の研究者らは、心臓ペースメーカーなどの医療機器を充電する方法を研究しており、電波放射を完全に回避する代替手段を開発した可能性がある。 彼らは、応用物理学者で発明家のローン・ホワイトヘッドが「リモート磁気ギア」と表現するものを使用した、安全で高効率な方法を生み出しました。

ホワイトヘッド氏によると、この新しい非接触電力伝送アプローチは「磁気力学的結合」、つまり10～15cm（4～6インチ）の空気で隔てられた2つの回転する永久磁石間の単純な磁場相互作用を利用しているという。 このシステムは、送信機の磁石を下に、受信機の磁石を車の上に使用します。 小さな電気モーターが下部の磁石を回転させると、磁場によって上部の磁石が回転します。「コンパスが磁場の変化に従うのと同じです」と彼は言います。 次に、上部の磁石が小型発電機を駆動し、車のバッテリーを充電します。

「これらの間の磁場は本質的に機械的結合、つまり目に見えない磁気プーリー/ベルト システムとして機能しますが、直接接触する必要がなく、エネルギー効率がほぼ完璧です」とホワイトヘッド氏は説明します。 生産時には、2 つの磁石をそれぞれモーターと発電機に統合することができ、信頼性の高いコンパクトな電力伝達システムが実現します。

「テストの結果、このシステムはケーブル充電に比べて 90% 以上効率的であることがわかりました」と彼は言い、車をデバイスと完全に位置合わせする必要さえありません。 その結果、車載の磁石（ボンネットの下に取り付けられている）が吊り下げられる低い道路の縁石に組み込むことができると彼は言う。

4 台の充電器で構成されるデモンストレーション システムは、UBC キャンパスで約 1 年ほど正常に動作しており、受信機磁石を改造した電気自動車をワイヤレスで充電します。 「システムのテストを開始して以来、ドライバーからのフィードバックは圧倒的に好意的でした。車を駐車するだけで充電が自動的に始まります」とUBCビル運営マネージングディレクターのデビッド・ウッドソン氏は最近語った。

しかし、誰もが納得しているわけではありません。 テネシー州オークリッジ国立研究所のパワーエレクトロニクスおよび電気機械研究グループのセンターディレクターであるジョン・M・ミラー氏は、「実際には何も新しいことではない」と語る。 「可動部品が多すぎます。すべては、関係するエネルギー変換の数に帰着します。」 ここで、エネルギーは電気から機械に流れ、再び機械に戻り、そして電気に戻ると電気技師は説明した。 そして、各ステップにはエネルギー効率の損失が伴い、それが積み重なっていきます。

ワイトリシティのシャッツ氏も同様に懐疑的で、大手自動車メーカーは「2015年から2017年ごろ」に導入される予定のデザインをすでに決定していると指摘した。 最大の関心は、それらをいわゆるプラグレスハイブリッドに搭載することだ、と彼は言う。 さらに、業界は今後のデバイスが「紙一枚のサイズと形状に近づき、しかも軽量になる」と期待していますが、これはおそらく UBC 磁気システムとは矛盾するものです。 WiTricity の電力伝送技術 (ワイヤレス電気としても知られています) には可動部品がなく、送信機と受信機の間の高効率結合、つまりワンステップのエネルギー伝送を利用します。

しかし、UBCチームはひるまない。 現在特許の申請が進められており、ホワイトヘッド氏はこの技術が他のメーカーにライセンス供与される可能性が高く、スピンオフ会社を通じて提供されると予想している。 「現時点では、このシステムを市場に投入する上で技術的な障壁は見​​当たりません。また、このシステムが（電気自動車の）ワイヤレス充電に推奨されるメカニズムにならない理由もわかりません。」

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