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汽車與電子化 2013/03/25 00:00
【NE日本無線技術獎】
為行駛中的EV無線供電,實現兆赫波通信
日經BP社和《日經電子》為了鼓勵日本各大學的理工類研究室及風險企業的技術開發,
設立了「NE日本無線技術獎」。
本站以連載方式介紹了編輯部提名的10項技術。
本文將介紹豐橋技術科學大學的純電動汽車(EV)無線供電技術、
立命館大學使用「水」的可變頻寬濾波器技術、
大阪大學的兆赫波技術以及愛媛大學的天線技術。
豐橋技術科學大學:為行駛中的EV無線供電,相隔10cm以上也能實現
為什麼鐵路實現了電氣化?如果其發展歷程同樣適用於汽車,那
麼純電動汽車(EV)就是其應有形態之一。」
豐橋技術科學大學開發出了為行駛中的EV無線供電的技術,
該大學電氣電子資訊工程系波動工學研究室教授大平孝充滿信心地如此說道。
大平孝
豐橋技術科學大學電氣電子資訊工學系波動工學研究室教授
回顧鐵路的歷史,從日本來看,名為「AB10形」的蓄電池機車是在1927年問世的。
但因續航距離短、充電時間長,當時只生產了兩列。
而且,早在AB10形問世10年之前,「第一次EV熱潮」就已宣告結束。
同樣是因為續航距離和充電時間這兩個原因。
如今時間已過去90多年,但這些課題仍繼續困擾著EV。
大平認為,「繼續這樣下去,EV會遭遇與鐵路同樣的命運」。他
接著表示,「如果能像電車一樣,從外部供電,就能省去充電的麻煩。
而且,不再需要增加配備的充電電池」。
著眼于輪胎的鋼絲帶束層
那麼,如何像鐵路一樣為行駛中的EV供電呢?
大平的研究小組將目光投向了能以無線方式傳輸電力的無線供電技術。
該研究小組于2011年首次公開了開發內容。
提出了經由輪胎傳輸電力的新方法。
提出理論方案之後,大平的研究小組利用1/32比例的模型車驗證了無線供電的可行性。
後來,又利用更大的1/10比例的模型車進行了供電演示。
2012年夏季,這種無線供電技術在實際的汽車輪胎上實驗成功。
實驗時,向當做路面的鋁板通入了約30MHz的高頻電流,
點亮了鋁板上兩個輪胎之間安裝的白熾燈泡。
輪胎為市售產品,沒有經過任何加工。
從鋁板到燈泡的電力傳輸效率「超過了80%」(大平)。
電動試製車,採用了此次開發的無線供電技術。計劃2013年內實施可在行駛中供電的驗證實驗。(點擊放大)
此次實驗與使用模型車的驗證有兩點不同。(1)向實物大小的汽車輪胎輸送了50~60W的較大電力;(2)送電側的金屬板與輪胎之間隔著厚度約10cm的瀝青。尤其是(2),大平自信地表示,「估計鋪設道路的材料瀝青的厚度超過(實際道路經常使用的)20cm時也可供電」。
實際使用時送電電力要比現在增加兩位數,但「用來實現這一目標的部件比較便宜,沒有太大的障礙」(大平)。關於送電側的金屬板,不一定非要用鋁板。還可以使用用來加固建築物的鐵製格子等低價板材。
計劃2013年內實施行駛實驗
該研究小組採用了名為電場耦合方式的技術。在道路上鋪設金屬板,並在與輪胎中的鋼絲帶束層(Steel Belt)之間形成電容,通過通入位移電流(高頻電流)來傳輸電力。
值得注意的一點是,直接連接普通高頻電源時,能量幾乎無法傳輸至鋼絲帶束層。原因是高頻電源提供的大部分電力在輪胎表面發生了反射。因此,研究小組通過在電源和輪胎之間插入LC電路,再次使高頻電流發生反射。使兩個反射相位相差了180度,從而抵銷了反射。
2013年研究小組將進一步推進研究,瞄準更為實際的用途進行研發。目前已試製出採用無線供電技術的單座電動車,計劃在該大學校園內實施行駛實驗。大平充滿信心地表示,「力爭5年以內實現」。
左為實驗時的情形。可以隔著厚度為10cm左右的瀝青傳輸電力,並點亮了白熾燈泡。
右為實驗系統模式圖。
通過在道路的金屬板和鋼絲帶束層之間形成電容器,來傳輸電力(點擊放大)
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■日文原文
走行中のEVにワイヤレス給電、テラヘルツ波の通信活用も http://techon.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20130315/271332/