為EV無(wú)線(xiàn)充電（一）：磁共振方式接連發(fā)布

昭和飛機工業(yè)正在開(kāi)發(fā)為電動(dòng)汽車(chē)（EV）和電動(dòng)巴士等供應大容量電力的無(wú)線(xiàn)供電系統。本文將介紹以巴士為中心推進(jìn)的在行駛中供電的無(wú)線(xiàn)充電系統。

目前電動(dòng)汽車(chē)（EV）大部分都采用接觸式充電器，但接觸式充電器用起來(lái)有諸多不便。使用家用電源的普通充電器雖然不太難用，但快速充電器則存在著(zhù)連接器既大又重，而且難插拔等操作方面的困擾。此前也有致力于提高操作性的產(chǎn)品，例如采用美國SemaConnect公司自動(dòng)充電器和本田機器人手臂的充電器等，但這些產(chǎn)品都會(huì )增加成本。

另外，接觸式充電器還存在安全和維護方面的問(wèn)題。安全方面，雖然一般不會(huì )發(fā)生觸電和漏電等現象，但用戶(hù)在雨中插入連接器時(shí)會(huì )有擔心。維護方面，由于接點(diǎn)會(huì )出現污漬和磨耗等，需要頻繁進(jìn)行檢查和部件更換等作業(yè)。

與此相比，非接觸式無(wú)需進(jìn)行線(xiàn)纜的插拔操作，充電時(shí)的安全性方面問(wèn)題更少，還能降低維護需要的成本（圖1）。因此，昭和飛機工業(yè)目前正開(kāi)發(fā)即便在雨中也可安全充電的非接觸式充電系統。

圖1：非接觸式充電方便使用

非接觸式無(wú)需線(xiàn)纜插拔操作，除了安全性出色外，還可降低保養成本。

汽車(chē)用途有三種方式

提起無(wú)線(xiàn)供電系統，一般會(huì )被誤認為是插座廠(chǎng)商的工作，但我們認為它是充電器廠(chǎng)商的工作之一。汽車(chē)用途的無(wú)線(xiàn)供電并非像家用插座那樣通過(guò)交流（AC）傳輸交流（AC）電力，而是整流AC轉換為直流（DC）后，向遠處供電（圖2）。

圖2：無(wú)線(xiàn)供電系統本身就是充電器

無(wú)線(xiàn)供電系統可以說(shuō)是向遠處位置供電的充電器。

面向汽車(chē)用途的無(wú)線(xiàn)供電大致有三種方式：①電磁感應方式、②電波方式、③磁共振方式（表1）注1）。其中①利用的是線(xiàn)圈間產(chǎn)生的電磁感應的方式。從19世紀開(kāi)始就存在，是已經(jīng)成熟的技術(shù)。特點(diǎn)是從微小電力到100kW以上的大電力均可高效傳輸，已經(jīng)實(shí)際應用于多種設備。不但在汽車(chē)用途方面推進(jìn)了開(kāi)發(fā)，在輕軌等方面也有很多開(kāi)發(fā)事例。電磁感應方式有使一次線(xiàn)圈和二次線(xiàn)圈正相對的靜止式充電系統和配備移動(dòng)一次線(xiàn)圈供電位置的軌道的移動(dòng)式充電系統（圖3）。

圖3：電磁感應方式大致可分為靜止式和移動(dòng)式

有線(xiàn)圈之間正相對的靜止式和可延伸一次線(xiàn)圈作為供電線(xiàn)的移動(dòng)式。

注1）此外，還有村田制作所等開(kāi)發(fā)的電場(chǎng)耦合方式。

靜止式方面，三洋電機已經(jīng)面向任天堂的家用游戲機“Wii”銷(xiāo)售可無(wú)線(xiàn)供電的底座與充電電池套件。移動(dòng)式方面，加拿大龐巴迪（Bombardier）的Transportation部門(mén)開(kāi)發(fā)出了在供電線(xiàn)上一直供電的電車(chē)用無(wú)線(xiàn)供電系統，2010年11月開(kāi)始在德國推進(jìn)實(shí)用化。

磁共振方式的發(fā)布接連不斷

②的電波方式為接收微波等電波，與天線(xiàn)合為一體的整流電路直接將電波轉換為直流。通過(guò)縮小電波的波束，可實(shí)現長(cháng)距離大電力傳輸。從宇宙空間的人造衛星向地面供電的太陽(yáng)能發(fā)電衛星（SPS）計劃目前正在日美兩國之間進(jìn)行討論。

在汽車(chē)領(lǐng)域，三菱重工業(yè)在新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構（NEDO）的協(xié)助下，開(kāi)發(fā)出了微波充電系統。采用與微波爐相同的2.45GHz電波發(fā)生裝置“磁控管”，可經(jīng)由“整流天線(xiàn)”向車(chē)輛地板下方傳輸1kW的電力。不過(guò)，目前電力傳輸效率還不高。

③的磁共振方式方面，2007年6月美國麻省理工學(xué)院（MIT）發(fā)布了利用共振電路之間的共振現象，向2m遠的距離傳輸60W電力的無(wú)線(xiàn)供電系統。之后，眾多企業(yè)和研究機構等相繼進(jìn)行了發(fā)布。

關(guān)于最讓人關(guān)注的效率問(wèn)題，美國WiTricity在輸出功率為3.3kW、傳輸距離為20cm的情況下使綜合效率達到了90％。此外，長(cháng)野日本無(wú)線(xiàn)在輸出功率為1kW、傳輸距離為30cm的情況下，使功率放大器和電池間的效率實(shí)現了88％ 注2）。

注2）本文中的無(wú)線(xiàn)供電系統的“效率”在沒(méi)有特別標注時(shí)指線(xiàn)圈間的電力傳輸效率。