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チャルマーズ大学の新しいワイヤレス充電技術は、2% 未満の損失で最大 500kW の電力を供給できます。
スウェーデンのチャルマーズ大学の研究者らは、ケーブルで充電器に接続せずに最大500キロワットのバッテリーを充電できるワイヤレス充電技術を開発したと発表した。新しい充電装置は完成し、量産の準備が整っていると彼らは述べている。この技術は必ずしも個人用乗用車の充電に使用されるわけではありませんが、電気フェリー、バス、または鉱山や農業で使用される無人車両に使用して、ロボットアームを使用したり電源に接続したりせずに充電することができます。
チャルマーズ大学電気工学部の電気工学教授である Yujing Liu 氏は、再生可能エネルギーの変換と輸送システムの電化に焦点を当てています。「マリーナには、乗客が船に乗り降りするときに特定の停留所でフェリーに充電するシステムを組み込むことができます。自動で天候や風にまったく影響されず、システムは 1 日に 30 ～ 40 回充電できます。電気トラックには高電力の充電が必要です。充電ケーブルは非常に太くて重くなり、取り扱いが難しくなる場合があります。」
リウ氏は、近年の特定の部品や材料の急速な開発により、新たな充電の可能性への扉が開かれたと述べた。「重要な要素は、高出力の炭化ケイ素半導体、いわゆる SiC コンポーネントを利用できるようになったということです。パワーエレクトロニクスに関しては、市場に登場してまだ数年しか経っていません。これにより、より高い電圧、より高い温度、より高いスイッチング周波数を使用できるようになります」と彼は言いました。磁場の周波数によって、特定のサイズの 2 つのコイル間で伝達できる電力が制限されるため、これは重要です。
「これまでの車両用ワイヤレス充電システムは、従来のオーブンと同様に 20kHz 程度の周波数を使用していました。かさばり、電力伝達が非効率になりました。現在、私たちは 4 倍高い周波数で作業しています。すると、誘導が突然魅力的になったのです」とリュー氏は説明した。同氏は、彼の研究チームが、世界有数のSiCモジュールメーカー2社（1社は米国、もう1社はドイツ）と緊密な関係を維持していると付け加えた。
「それらにより、製品の急速な開発は、より高い電流、電圧、および効果に向けられるでしょう。2 ～ 3 年ごとに、より寛容な新しいバージョンが導入されます。この種のコンポーネントは重要な要素であり、電気自動車には誘導充電だけでなく幅広い用途があります。」”。
もう 1 つの最近の技術的進歩には、エアギャップを横切るエネルギーの流れの仮想ブリッジを形成する振動磁場をそれぞれ送信および受信するコイル内の銅線が含まれます。ここでの目標は、可能な限り高い周波数を使用することです。「そうすると、通常の銅線で囲まれたコイルでは機能しません。これにより、高周波で非常に大きな損失が発生します」と Liu 氏は述べています。
その代わりに、コイルは現在、わずか 70 ～ 100 ミクロンの太さ、つまり人間の髪の毛ほどの大きさの 10,000 本の銅繊維で構成される編組「銅ロープ」で構成されています。大電流および高周波に適した、いわゆるリッツ線編組も最近になって登場しました。強力なワイヤレス充電を可能にする新技術の 3 番目の例は、十分に強い磁場を生成するためにコイルに必要な無効電力を増加させる新しいタイプのコンデンサです。
Liu氏は、電気自動車の充電には、DCとACの間、および異なる電圧レベル間での複数の変換ステップが必要であると強調した。「したがって、充電ステーションの DC からバッテリーまで 98% の効率を達成したと言っても、何を測定しているのかが明確でない限り、その数字はおそらくあまり重要ではありません。しかし、あなたも同じことが言えます。, 従来の導電性充電と誘導性充電のどちらを使用するかに関係なく、損失が発生します。私たちが現在達成している効率は、誘導充電での損失が伝導充電システムとほぼ同じくらい低い可能性があることを意味します。その違いは非常に小さいため、実際には無視できるほどであり、約 1 ～ 2 パーセントです。」
CleanTechnica の読者はスペックが大好きなので、Electlive からわかったことを以下に示します。Chalmers の研究チームは、ワイヤレス充電システムの効率が 98% で、地面とオンボード パッドの間に 15cm の空隙がある場合、2 平方メートルあたり最大 500kW の直流を供給できると主張しています。これは、わずか 10 kW、または理論上の最大充電電力の 2% の損失に相当します。
Liu 氏は、この新しいワイヤレス充電技術について楽観的です。たとえば、彼はそれが電気自動車の充電方法に取って代わるとは考えていません。「私自身も電気自動車を運転していますが、電磁誘導充電は将来的には何の違いも生まないと思います。車で家に帰って、電源を入れたら…問題ありません。」ケーブル上で。「おそらく、テクノロジー自体がより持続可能であると主張するべきではありません。しかし、大型車両の電動化が容易になる可能性があり、ディーゼルエンジンのフェリーなどの段階的廃止が加速する可能性がある」と同氏は述べた。
車の充電は、フェリー、飛行機、電車、石油掘削装置の充電とは大きく異なります。ほとんどの車は 95% 駐車されています。ほとんどのビジネス機器は常に稼働しており、再充電されるのを待ちきれません。Liu 氏は、こうした商業シナリオには新しい誘導充電技術の利点があると考えています。500 kW の電気自動車をガレージで充電する必要はまったくありません。
この研究の焦点は、ワイヤレス充電そのものではなく、電気自動車革命を加速する可能性のある、新しく、より安価で、より効率的な方法をこの技術がどのように導入し続けるかにあります。それは、サーキット シティから家に帰る前に最新かつ最高のマシンが時代遅れになっていた、PC の全盛期のようなものだと考えてください。(覚えていますか?) 今日、電気自動車も同様の創造性の爆発を経験しています。とても美しいものですね！
スティーブは、フロリダの自宅やフォースが連れて行ってくれる場所から、テクノロジーと持続可能性の関係について書いています。彼は自分が「目覚めている」ことに誇りを持っており、ガラスが割れた理由など気にしません。彼は、3,000 年前にソクラテスが言った言葉を信じています。「変化の秘訣は、古いものと戦うのではなく、新しいものを創造することに全エネルギーを集中することです。」
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投稿日時: 2023 年 3 月 16 日