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                  為EV無線充電:磁共振方式接連

                  鋰電中國瀏覽量:2646時間:2011-08-31 09:56:14

                  昭和飛機工業正在開發為電動汽車(EV)和電動巴士等供應大容量電力的無線供電系統。本文將介紹以巴士為中心推進的在行駛中供電的無線充電系統。

                  目前電動汽車(EV)大部分都采用接觸式充電器,但接觸式充電器用起來有諸多不便。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品,例如采用美國SemaConnect公司自動充電器和本田機器人手臂的充電器等,但這些產品都會增加成本。

                  另外,接觸式充電器還存在安全和維護方面的問題。安全方面,雖然一般不會發生觸電和漏電等現象,但用戶在雨中插入連接器時會有擔心。維護方面,由于接點會出現污漬和磨耗等,需要頻繁進行檢查和部件更換等作業。

                  與此相比,非接觸式無需進行線纜的插拔操作,充電時的安全性方面問題更少,還能降低維護需要的成本(圖1)。因此,昭和飛機工業目前正開發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

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

                  汽車用途有三種方式

                  提起無線供電系統,一般會被誤認為是插座廠商的工作,但我們認為它是充電器廠商的工作之一。汽車用途的無線供電并非像家用插座那樣通過交流(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:無線供電系統本身就是充電器

                  無線供電系統可以說是向遠處位置供電的充電器。

                  面向汽車用途的無線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利用的是線圈間產生的電磁感應的方式。從19世紀開始就存在,是已經成熟的技術。特點是從微小電力到100kW以上的大電力均可高效傳輸,已經實際應用于多種設備。不但在汽車用途方面推進了開發,在輕軌等方面也有很多開發事例。電磁感應方式有使一次線圈和二次線圈正相對的靜止式充電系統和配備移動一次線圈供電位置的軌道的移動式充電系統(圖3)。

                  圖3:電磁感應方式大致可分為靜止式和移動式

                  有線圈之間正相對的靜止式和可延伸一次線圈作為供電線的移動式。

                  注1)此外,還有村田制作所等開發的電場耦合方式。

                  靜止式方面,三洋電機已經面向任天堂的家用游戲機“Wii”銷售可無線供電的底座與充電電池套件。移動式方面,加拿大龐巴迪(Bombardier)的Transportation部門開發出了在供電線上一直供電的電車用無線供電系統,2010年11月開始在德國推進實用化。

                  磁共振方式的發布接連不斷

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

                  在汽車領域,三菱重工業在新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)的協助下,開發出了微波充電系統。采用與微波爐相同的2.45GHz電波發生裝置“磁控管”,可經由“整流天線”向車輛地板下方傳輸1kW的電力。不過,目前電力傳輸效率還不高。

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

                  關于最讓人關注的效率問題,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,長野日本無線在輸出功率為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現了88% 注2)。(未完待續,特約撰稿人:高橋俊輔,昭和飛機工業IPS及EV事務室技師長)

                  注2)本文中的無線供電系統的“效率”在沒有特別標注時指線圈間的電力傳輸效率。

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