無線給電の基礎と電気自動車での実用化

ワイヤレス給電システムの開発動向に興味のある方に向けて、ワイヤレス給電 (電磁誘導方式、磁界共振結合方式) の基礎原理から現在の動向、そして実用化に向け課題などについて、全般的に解説します。 　電気自動車に向けたワイヤレス給電システムは2007年頃から研究開発が活発化していますが、客観的な視点から書かれた教科書・参考書等は現状少ないと言わざるを得ません。また、最新動向を把握しようとすると、各社のプレスリリースや論文発表を読むことになりますが、各研究者・各社が独自の用語を使ってそれぞれの技術を説明されていたり、幅広い周波数帯、幅広い電力帯の技術を全て「ワイヤレス給電」と呼ぶ等、新たに非接触給電システムの研究・開発に取り組もうと考える方々の混乱を招きやすい状態となっています。 　本セミナーではこれらの問題を避けるため、何が「電磁誘導方式」と呼ばれているのか、何が「磁界共振結合方式」と呼ばれているのかなどの基礎的なところから、システムの設計にあたり回路パラメータをどのように決めれば良いのか、電力変換回路 (インバータ、整流器) の構成・制御をどうすべきかを説明します。さらに、ワイヤレス給電の研究開発を活発化させたMITの発表 (2007) から現在まで10年、この間電気自動車用ワイヤレス給電システムがなぜ実用化に至っていないのか、何が実用化を遅らせているのかを、法制度、人体防護、標準化等の観点から説明します。

1. ワイヤレス給電の基礎
   1. ワイヤレス給電の各種方式
      • 電磁誘導方式
      • レーザ方式
      • マイクロ波方式
   2. ワイヤレス給電方式の分類
   3. 電磁誘導方式と磁界共振結合方式の違い
   4. 研究開発の歴史
   5. 1次側直列共振 – 2次側直列共振方式の特性
2. ワイヤレス給電の各種要素技術
   1. 伝送コイル
      1. 形状
      2. 巻線
   2. 電力変換回路
      1. 電力変換回路の基礎原理
      2. 半導体スイッチの概要
      3. 1次側電力変換回路
      4. 2次側電力変換回路
      5. 制御手法
   3. ワイヤレス給電システムの設計例
3. 実用化への課題
   1. 各種法整備
      • 電波法におけるワイヤレス給電の扱い
      • ITU
   2. 標準化
      1. 国内の動向
         • BWF
         • JARI
         • JSAE
      2. 海外の動向
         • SAE
         • IEC
         • ISO
         • UL
   3. 人体防護
      1. 諸ガイドラインの動向
         • ICNIRP
         • 人体防護指針
      2. ガイドラインに基づいた測定法
   4. 伝送コイルの位置ずれ
   5. 異物検知
      • 金属
      • 非金属
      • 生物
   6. 車両検知技術
   7. 伝送コイルの耐久性
      • 機械応力
      • 熱応力
      • 放熱処理
   8. 1次側 – 2次側間の無線通信機器を介したシステム制御
   9. その他
4. 開発の動向
   1. 走行中ワイヤレス給電
      1. インホイールモーター搭載電気自動車への給電
      2. 平行二線ワイヤレス給電システムによる走行中給電
   2. システムの大容量化
      1. 大型バス向け大容量ワイヤレス給電
      2. 鉄道車両向けワイヤレス給電