無線供電即將揚(yáng)帆起航：磁共振方式瞄準(zhǔn)汽車用途

豐田宣布開發(fā)出磁共振方式無線供電系統(tǒng)

　　在市場開拓方面，電磁感應(yīng)方式處于領(lǐng)先地位，而在技術(shù)開發(fā)方面比較活躍的則是磁共振方式（圖1）?！?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/磁共振">磁共振方式的優(yōu)點(diǎn)是可供電的范圍廣”（RyuTech代表董事粟井郁雄）。除了可向一定距離的產(chǎn)品供電外，還能輕松應(yīng)對送受電線圈的位置偏移現(xiàn)象。豐田2011年4月宣布，開發(fā)出了采用該方式的EV無線供電系統(tǒng)。

圖1：研發(fā)時(shí)間只有5年
本圖整理了磁共振方式的開發(fā)動向。自2006年12月MIT發(fā)表理論并一舉受到關(guān)注后，日本國內(nèi)外的企業(yè)也從2009年中期前后開始發(fā)布成果。最近，豐田與WiTricity公司合作是一大新聞。

　　豐田選擇的開發(fā)合作伙伴是美國WiTricity。WiTricity是由發(fā)明磁共振方式的MIT研究人員于2006年創(chuàng)建的風(fēng)險(xiǎn)公司。除豐田外，WiTricity還與美國德爾福（Delphi）和IHI等公司有合作，存在感非常強(qiáng)。

　　計(jì)劃開發(fā)EV充電基礎(chǔ)設(shè)施的IHI表示，“我們認(rèn)為與WiTricity合作是開發(fā)產(chǎn)品的捷徑。希望在2～3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)”（IHI技術(shù)開發(fā)本部統(tǒng)合開發(fā)中心、電機(jī)系統(tǒng)開發(fā)部部長新妻素直），該公司打算向汽車廠商銷售產(chǎn)品。

　　WiTricity擁有175個(gè)相關(guān)專利，開發(fā)磁共振方式的企業(yè)對此必須要注意。索尼稱“我們在特別留意這些專利”（索尼核心元件開發(fā)本部、高頻傳輸及影像系統(tǒng)開發(fā)部門RF及信號處理開發(fā)部統(tǒng)括部長藤卷健一）。

　　索尼并沒有公布應(yīng)用，不過表示“希望能盡量先于其他公司在早期階段上市產(chǎn)品”（藤卷），估計(jì)該公司正以數(shù)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化為目標(biāo)推進(jìn)開發(fā)。

并非“全新技術(shù)”

　　眾多企業(yè)紛紛開始發(fā)力的磁共振方式研究開發(fā)目前已經(jīng)到了“動作的基礎(chǔ)驗(yàn)證基本結(jié)束，設(shè)計(jì)理論也在逐漸完善的階段”（RyuTech的粟井）。

　　在研發(fā)過程中，最近研究等效電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，2006年MIT發(fā)布時(shí)認(rèn)為是“全新技術(shù)”的磁共振方式，其實(shí)在原理上與電磁感應(yīng)方式相同（圖2）。

圖2：原理相同
磁共振方式和電磁感應(yīng)方式可用一條曲線表示。根據(jù)使用的k（結(jié)合系數(shù)）和Q值的大小來區(qū)分二者。（圖由本站根據(jù)東芝的資料制作）

　　似乎是為了證明這一點(diǎn)，開發(fā)電磁感應(yīng)方式的Fulton和Powermat等公司相繼宣布開發(fā)出了磁共振方式。Fulton表示，“當(dāng)然，將作為WPC規(guī)格追加” 注1）。

　　注1）Fulton公開了在開發(fā)的磁共振方式供電底座上運(yùn)行TI公司Qi規(guī)格開發(fā)套件的演示視頻。

克服三項(xiàng)課題，實(shí)現(xiàn)實(shí)用化

　　磁共振方式無線供電技術(shù)的研究開發(fā)在穩(wěn)步推進(jìn)。但要想投產(chǎn)還存在課題。主要有以下3方面：技術(shù)開發(fā)、制度、以及商品策劃（圖3）。

圖3：實(shí)現(xiàn)實(shí)用化存在的三項(xiàng)課題
磁共振方式要想實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，需要解決技術(shù)開發(fā)、制度和商品策劃三項(xiàng)課題。圖由本站根據(jù)對開發(fā)人員的采訪內(nèi)容制作。

　　技術(shù)開發(fā)方面，系統(tǒng)控制技術(shù)的重要性將進(jìn)一步提高。具體而言，在一級線圈和二級線圈之間混入金屬等異物時(shí)進(jìn)行檢測，如果有必要的話要停止供電。目前，雖然天線技術(shù)人員對磁共振方式的研究開發(fā)表現(xiàn)積極，不過與控制領(lǐng)域的技術(shù)人員合作開發(fā)似乎才是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的關(guān)鍵。

　　制度方面，磁共振方式的標(biāo)準(zhǔn)化討論也日益活躍。很多團(tuán)體為制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格已經(jīng)開始采取行動，業(yè)界人士透露的最新情況是：“由于大約2個(gè)月前德國大型汽車廠商突然提出方案，汽車行業(yè)一下子變得忙碌起來”。

　　最后的商品策劃尤其重要。與電磁感應(yīng)方式一樣，必須提供“無線化＋α”注2）。例如，計(jì)劃最大限度利用磁共振方式的特點(diǎn)——高位置自由度，實(shí)現(xiàn)“在房間中的任何位置均可供電”的研究人員不在少數(shù)。此時(shí)，異物檢測技術(shù)則是最不能缺少的。

　　注2）大林組正考慮在核廢料儲存?zhèn)}庫內(nèi)的環(huán)境傳感器供電中采用磁共振方式。由于工作人員不便進(jìn)入倉庫內(nèi)，因此要求使用無需更換電池的技術(shù)。目前采用有線供電，不過為了防止從布線部分泄漏放射性物質(zhì)，需要采取嚴(yán)密的對策。

　　除此之外，還有觀點(diǎn)提出了將無線供電用于汽車的自動停車。“目前正在研究利用一級線圈和二級線圈的磁場強(qiáng)度變化來推測位置，以實(shí)現(xiàn)自動停車的系統(tǒng)”（東京大學(xué)研究生院新領(lǐng)域創(chuàng)成科學(xué)研究科尖端能源工學(xué)專業(yè)助教居村岳廣）。一級線圈和二級線圈的位置也能準(zhǔn)確吻合，因此還有助于提高效率。