无线供电即将扬帆起航：磁共振方式瞄准汽车用途

丰田宣布开发出磁共振方式无线供电系统

　　在市场开拓方面，电磁感应方式处于领先地位，而在技术开发方面比较活跃的则是磁共振方式（图1）。“磁共振方式的优点是可供电的范围广”（RyuTech代表董事粟井郁雄）。除了可向一定距离的产品供电外，还能轻松应对送受电线圈的位置偏移现象。丰田2011年4月宣布，开发出了采用该方式的EV无线供电系统。

图1：研发时间只有5年
本图整理了磁共振方式的开发动向。自2006年12月MIT发表理论并一举受到关注后，日本国内外的企业也从2009年中期前后开始发布成果。最近，丰田与WiTricity公司合作是一大新闻。

　　丰田选择的开发合作伙伴是美国WiTricity。WiTricity是由发明磁共振方式的MIT研究人员于2006年创建的风险公司。除丰田外，WiTricity还与美国德尔福（Delphi）和IHI等公司有合作，存在感非常强。

　　计划开发EV充电基础设施的IHI表示，“我们认为与WiTricity合作是开发产品的捷径。希望在2～3年内实现量产”（IHI技术开发本部统合开发中心、电机系统开发部部长新妻素直），该公司打算向汽车厂商销售产品。

　　WiTricity拥有175个相关专利，开发磁共振方式的企业对此必须要注意。索尼称“我们在特别留意这些专利”（索尼核心元件开发本部、高频传输及影像系统开发部门RF及信号处理开发部统括部长藤卷健一）。

　　索尼并没有公布应用，不过表示“希望能尽量先于其他公司在早期阶段上市产品”（藤卷），估计该公司正以数年内实现实用化为目标推进开发。

并非“全新技术”

　　众多企业纷纷开始发力的磁共振方式研究开发目前已经到了“动作的基础验证基本结束，设计理论也在逐渐完善的阶段”（RyuTech的粟井）。

　　在研发过程中，最近研究等效电路时发现，2006年MIT发布时认为是“全新技术”的磁共振方式，其实在原理上与电磁感应方式相同（图2）。

 
图2：原理相同
磁共振方式和电磁感应方式可用一条曲线表示。根据使用的k（结合系数）和Q值的大小来区分二者。（图由本站根据东芝的资料制作）

　　似乎是为了证明这一点，开发电磁感应方式的Fulton和Powermat等公司相继宣布开发出了磁共振方式。Fulton表示，“当然，将作为WPC规格追加” 注1）。

　　注1）Fulton公开了在开发的磁共振方式供电底座上运行TI公司Qi规格开发套件的演示视频。

克服三项课题，实现实用化

　　磁共振方式无线供电技术的研究开发在稳步推进。但要想投产还存在课题。主要有以下3方面：技术开发、制度、以及商品策划（图3）。

图3：实现实用化存在的三项课题
磁共振方式要想实现实用化，需要解决技术开发、制度和商品策划三项课题。图由本站根据对开发人员的采访内容制作。

　　技术开发方面，系统控制技术的重要性将进一步提高。具体而言，在一级线圈和二级线圈之间混入金属等异物时进行检测，如果有必要的话要停止供电。目前，虽然天线技术人员对磁共振方式的研究开发表现积极，不过与控制领域的技术人员合作开发似乎才是实现产品化的关键。

　　制度方面，磁共振方式的标准化讨论也日益活跃。很多团体为制定标准规格已经开始采取行动，业界人士透露的最新情况是：“由于大约2个月前德国大型汽车厂商突然提出方案，汽车行业一下子变得忙碌起来”。

　　最后的商品策划尤其重要。与电磁感应方式一样，必须提供“无线化＋α”注2）。例如，计划最大限度利用磁共振方式的特点——高位置自由度，实现“在房间中的任何位置均可供电”的研究人员不在少数。此时，异物检测技术则是最不能缺少的。

　　注2）大林组正考虑在核废料储存仓库内的环境传感器供电中采用磁共振方式。由于工作人员不便进入仓库内，因此要求使用无需更换电池的技术。目前采用有线供电，不过为了防止从布线部分泄漏放射性物质，需要采取严密的对策。

　　除此之外，还有观点提出了将无线供电用于汽车的自动停车。“目前正在研究利用一级线圈和二级线圈的磁场强度变化来推测位置，以实现自动停车的系统”（东京大学研究生院新领域创成科学研究科尖端能源工学专业助教居村岳广）。一级线圈和二级线圈的位置也能准确吻合，因此还有助于提高效率。