電気自動車にとってワイヤレス充電が重要な理由

ベッドサイド テーブルの充電パッドと車の充電パッドでスマートフォンのコードを切断したことがあれば、運が良ければワイヤレス CarPlay や​​ Android Auto を使用することもできます。ワイヤレスがどのような革新的なものであるかがわかるでしょう。電磁誘導充電は電気自動車向けになる可能性があります。

朝も夜も不格好なケーブルと充電コネクタを片手で操作しながら、幼児や食料品の入った袋を抱えてやりくりする代わりに、ただ駐車し、日常生活を送り、充電された車に戻るだけで済むかもしれません。

そして、一度それを経験すると、おそらく元には戻れません。 最後にイーサネット ケーブル (または電話回線) をラップトップに接続しようと考えたのはいつですか?

ワイヤレスEV充電はどのように機能しますか?

ワイヤレス充電は、電磁誘導の原理を利用して、空気中を磁場として電力を伝送します。 また、誘導充電、または重複しますが、ワイヤレス誘導充電とも呼ばれるかもしれません。

ボルボ、C30 Electricで誘導充電をテスト

簡単に説明すると、電気は銅線のコイルに電流を誘導し、特定の周波数 (最も一般的な用途では FM ラジオ周波数から遠くない周波数) で放射します。 これにより振動磁場が生成され、それが別の銅コイルによって捕捉されます。

間隔に応じた信号の微調整と、コンデンサー、そして共振周波数の概念などのコア物理学のアイデアの助けを借りて、途中であまり多くのエネルギーを失うことなく、EV 向けのワイヤレス充電を実用化できます。

クローズアップ

技術的には、このシステムには 2 セットのハードウェアが必要です。1 つは壁の充電器と同じように専用回路に接続された私道またはガレージの床用の送信パッド、もう 1 つは車両の底部に設置される受信パッドです。

2018 BMW 530e iPerformance ワイヤレス充電

2018 BMW 530e iPerformance ワイヤレス充電

2018 BMW 530e iPerformance ワイヤレス充電

技術リーダーとして浮上した WiTricity などのシステムは、地上高を考慮した 10 ～ 25 cm (3.9 ～ 9.8 インチ) の距離で使用可能なワイヤレス充電を確実に行うように設計された J2954 規格に準拠します。スポーツカーからオフロード SUV まで、ほぼすべての市販車に対応します。 また、出力 11 kW では、一般的な EV に駐車時 1 時間あたり約 35 マイルの航続距離をもたらします。

標準に組み込まれている位置合わせ方法を使用すると、パッドからの低エネルギーのビーコン信号が、車両を駐車すべき場所をドライバーに表示したり、すべてを自動化したりするのに役立ちます。 Wi-Fi ハンドシェイクにより、プラグ アンド チャージのノータッチ バージョン、つまりパーク アンド チャージが完了します。 ほら。

充電の約 85% が自宅で行われるため、これはロードトリップなどの特別な機会に使用される技術ではなく、日常的な充電方法として設計されています。 WiTricity CEOのAlex Gruzen氏は、「最終的には、この車は無限に航続できる車のように感じられるようになるだろう」と語った。 「彼らは車を運転し、駐車し、何もする必要はありません。」

自動車のワイヤレス充電はどのくらい効率的ですか?

スマートフォンの Qi ワイヤレス充電の効率は最高でも 80% ですが、おそらく 70% 未満です。そのため、充電器から外すとスマートフォンが非常に温かくなります。 このシステムは薄くて安価になるように設計されていますが、これほどエネルギーレベルが高いため、自動車の充電システムはそのような無駄になるわけにはいかず、特に効率を重視して設計されています。

日産ワイヤレス充電システム

数社の自動車メーカーは、10 年以上前に日産のリーフのような工場設置用の技術を検討しており (上)、効率が向上しました。 WiTricity のテクノロジーは、コイルからコイルまで、エアギャップを介して運ばれるエネルギーの 99% を受け取ります。 他のステージのほとんどは同じであり、損失の多い絶縁トランスが必要ないため、エネルギーが節約されます。 回路ボックスから車両までのワイヤレス システムの効率は、通常 90% ～ 92% であり、ほとんどのプラグイン充電が行われているのとほぼ同じです。

なぜその方が良いのでしょうか?

市場の観点から見ると、ワイヤレス充電技術は、特に毎日の充電ケーブルやコネクタを煩わしいものと考えている人にとって、EV の日常生活をより快適なものにする可能性があります。

これらのケーブルやコネクタは数年ごとに交換する必要がありますが、ワイヤレス充電ハードウェアにはそのような摩耗点はありません。 雪や氷も邪魔になりません。

メルセデス・ベンツのワイヤレス誘導充電システム

また、EVの導入がより高いレベルに達したとき、利便性からワイヤレス充電がより頻繁に使用されるようになれば、電力網にとってより大きな負担となるDC急速充電の必要性が減る可能性があります。

欠点は何ですか?

一番大きいのはコストです。 ワイヤレス充電のオプション価格はおそらく数千ドルになるだろう。 2 つの大規模なハードウェア コンポーネント セットが必要であることを考えると、常に壁掛けまたはポスト充電器よりもコストが高くなります。

充電パッドは充電コネクタよりも移動が難しいため、夜間に駐車計画を変更することに慣れている一部の家庭では、ワイヤレス充電の柔軟性の低さが問題になる可能性があります。

組み合わせたワイヤレス充電コンポーネント間の相互運用性は問題ではありません。 それが業界が標準に合意するまで待つことの要点であり、それがここにあります。

ワイヤレス充電に対応している電気自動車はどれですか?

現在米国にはありませんが、間もなく変更される予定です。

2023 ジェネシス GV60

世界的に展開が始まったのはごく最近のことです。 Genesis GV60 は、世界初のワイヤレス充電の工場統合を提供しており、パイロット プログラムの一環として国内市場の韓国版に組み込まれています。 ヒュンダイは、EV専用のE-GMPプラットフォームの開発にこの技術を組み込んでおり、近いうちにこの技術がさらに多くのモデルや市場に導入されることが期待されます。

中国では、この技術が第一汽車の紅旗ブランドのEVや、中国の上海汽車と電子商取引大手アリババの合弁会社IMモーターズに新たに採用された。 アリババが支援するZhiji L7にも搭載されている。

アフターマーケットのワイヤレス充電ソリューションは長年にわたって存在しており、最も注目に値するのは、Tesla Model S 用のシステムを提供している Plugless Power 社です。WiTricity 社の Tesla Model 3 システムも開発中です。

BMW 5 シリーズ プラグイン ハイブリッド ワイヤレス充電システム

BMWは米国で自社の5シリーズプラグインハイブリッドでワイヤレス充電をテストしたが、テストは小規模なパイロットプログラムを超えて拡大されなかった。

他の研究所や新興企業は現在、DC急速充電に匹敵する速度での高出力ワイヤレス充電に取り組んでいますが、それが実行可能な選択肢になるまでには10年かかるかもしれません。

なぜワイヤレス充電がまだ普及していないのでしょうか?

簡単に言えば、テクノロジーはまだ完成していません。 しかし、それは長い間取り組んできました。

ワイヤレス充電は、100 年以上前にニコラ テスラによって最初に提案され実証されましたが、実験応用の段階では数十年にわたって存在していました。 過去 15 年間にわたる一連の進歩により、この技術の進歩は加速され、信頼性が高く、効率的で、パッケージ化が容易になるまでに至りました。

スマートフォンの Qi ワイヤレス充電は、このテクノロジーが初めて主流になったかもしれませんが、最初にテストされ、車両に適用されたのは数十年前です。 しかし、近年の一連の統合により、同社はより商業的に実行可能なレベルまで押し上げられました。 Halo と WiTricity はどちらも 2010 年までに開始され、車両のワイヤレス充電の取り組みを大学の研究室から新興企業に持ち込みました。 クアルコムは 2011 年に HaloIPT を買収し、その後、独自の少し異なるソリューションに取り組んでいた米国に本拠を置く WiTricity が 2019 年にクアルコム ハローを買収して合併しました。

駐車場ビル内でのワイヤレス充電 - WiTricity

その後、WiTricity は「すぐにアーキテクチャの統合に取り掛かりました…私たちが答えであると考えた共通のアーキテクチャを SAE に提示できるように、双方の利点を最大限に活用しました」と Gruzen 氏は回想します。

これは、2020 年 10 月に承認された SAE J2954 規格に到達する上で重要であり、本質的にはこの技術を市場に投入できるという合図でした。

未来

世界的な自動車および車両サプライヤーのシーメンスは、2022 年 6 月に WiTricity に 2,500 万ドルの投資を行いました。この提携により、家庭、駐車場、職場、車両向けのソリューションが実現します。

シーメンスは、ワイヤレス充電市場がヨーロッパと北米だけで2028年までに20億ドルに達すると見込んでいます。

UPS ハイブリッド トラックを使用した ORNL ワイヤレス充電デモンストレーション

家庭用ソリューションと現在の SAE 標準は最大 11 kW ですが、車両用のこのシステムの高出力バージョンも登場するでしょう。 その大部分は、HEVO や Momentum Wireless など、さまざまな企業からのものである可能性があります。 これとは別に、ワイヤレス動的充電に取り組んでいる企業もある。これは、車両の運転と同じ原理の一部によって車両を充電するという、現時点では比較的夢物語である。

アフターマーケットも成長する可能性がある。 これまでテスラ モデル S、日産リーフなどのアフターマーケット システムを販売してきたプラグレス パワー社も、今年、パッドの位置調整を実現するシステムを搭載した新世代システムを目標価格約 3,500 ドルで発表する予定です。 Apple CarPlay インターフェース経由。

Evatran プラグレス ワイヤレス充電器 Tesla Model S 用

WiTricity は、同社が独自に委託した調査で、自動車ではおそらく直接遭遇したことのないテクノロジーに対する関心が高まっていることを示していると指摘しています。 その結果、コンセプトだけを見れば、まだ電気自動車の購入を決意していなかった「EV検討者」が、ワイヤレス充電の利用により購入意向が35%から59%に増加したことが判明した。 同社の最近の調査では、EVを所有していない人の多くが将来のEVのオプションとしてEVを望んでいることが判明した。

「それは10年間、部屋に集まった大勢のエンジニアとの会話だった」とグルーゼン氏は語った。 「今、私たちは実際の製品を市場に送り出しています。」

そして、価格が下がり、早期導入者全員がEVを購入するようになると、より多くのアメリカ人にEVの所有権を売り込むことになる可能性がある。

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