ワイヤレス EV 充電のしくみ
公開: 2022-11-04
私たちは今ではスマートフォンのワイヤレス充電にかなり慣れてきましたが、同じ方法で電気自動車を充電できるとしたらどうでしょうか? この技術は現在開発中です。まもなく、Tesla を充電するために必要なことは駐車することだけです。
ワイヤレス電気自動車充電のしくみ
EV のワイヤレス充電は、スマートフォンの充電と同じように、磁気誘導によって行われます。 誘導充電は、通常は帯電した金属コイルを介して 1 つの領域に電磁界を生成することによって機能し、その電磁界の影響を受けるのに十分近い別の領域に電流を生成します。 電磁場が電流を生成するため、電力を伝送するためにコードは必要ありません。
スマートフォンでは、プロセスは、電話が接触し続けなければならない磁石またはパッドを介して機能します。 電気自動車では、同じ基本概念がより大きな規模で使用され、充電パッドと車両の間により多くのスペースを確保できるようになります。 誘導充電パッドが地面にあり、車はその上に駐車されています。 車内のカメラは、ドライバーが充電パッドの上に正しく配置されていることを知らせます。
車がパッドの上に駐車されると、接地パッドと EV に取り付けられたパッドに電流が発生します。 接地パッドはグリッドからの電力で充電され、電磁界を生成します。 車の下側の充電パッドは、地面のパッドと同じ磁気周波数で共振し、電流が生成されて車両のバッテリーが充電されます。 磁石を正確に配置して接触させる必要があるスマートフォンの充電とは異なり、EV の電磁誘導充電にはより余裕があり、エア ギャップはミリメートルではなくインチにすることができます。
スマートフォンのワイヤレス充電が電力伝送で約 80% 効率的である場合、ワイヤレス EV 充電ははるかに優れていると主張しています。 Tech YouTuber の Matt Ferrell は、彼のビデオの 1 つで、WiTricity と呼ばれるワイヤレス EV 充電技術を開発している会社と話しました。 同社の CEO は、同社のワイヤレス充電装置の効率は約 99% であると主張しています。 これは、充電ステーションや自宅でプラグを差し込むのとほぼ同じです。
プラグインではなくワイヤレス充電による効率の低下が予想されるため、これは驚くべきことです。しかし、他のデータはこのレベルの充電効率をサポートしているようです. ロチェスター工科大学のグリーン テクノロジー アクセラレーター センターは、ワイヤレス充電会社 HEVO と提携して、試作デバイスでワイヤレス EV 充電が 95% 効率的であるという研究を実施しました。 エネルギー省のオークリッジ国立研究所 (ORNL) では、2018 年に 97% の効率で最大 120kW のワイヤレス充電が行われました。
それは、私たち全員が明日テスラをワイヤレスで充電するという意味ではありません。 この技術はまだテスト段階にあります。 しかし、WiTricity はすでに複数の EV モデルに自社の技術を取り入れており、うまく機能していると伝えられています。 他の複数の国もそれをテストしており、マスマーケットソリューションに向けて取り組んでいます. 大量採用に向けて展開できるほど改良されれば、現在のモデル用のワイヤレス充電キットが広く利用できるようになり、新しい EV にはワイヤレス充電機能が組み込まれるようになるでしょう。
フェレルがビデオで語ったように、自動運転車と自動駐車車の自律性が高まる可能性があります。 駐車スペースや道路に組み込まれたパッドを介して自分自身を充電できれば、1 日を通してタスクを完了するために人とのやり取りは必要ありません。 最終的には、例えば、ラストマイルのフリート車両は、ワイヤレス充電パッドに駐車したり、ワイヤレス充電パッドを介して運転したりすることで充電でき、1 日中プラグに接続する必要はありませんが、それが現実に近づく前に、自動運転技術のさらなる改善が必要です.
さらに、コーネル大学はすでに、道路に埋め込んで運転中に車に電力を供給することができるワイヤレス充電パッドの開発に取り組んでいます。 ドレクセル大学はまた、道路に組み込むことができ、充電パッド間のずれに耐えることができるワイヤレス充電技術を開発しています.
この種の技術を道路に大規模に構築するコストはまだ不明であり、法外に高くなった場合、ワイヤレス充電道路が主流になるのを妨げる可能性があります. 米国は、現在の道路や橋の維持に関しては素晴らしい記録を持っていませんが、最近議会が大規模なインフラ法案を承認したので、その傾向が改善されることを願っています.
ワイヤレス EV 充電の課題
ワイヤレス充電のマスマーケットへの大きなハードルの 1 つは費用です。 これを書いている時点で、WiTricity によると、同社のワイヤレス充電ステーションの価格は約 700 ドルです。 しかし、技術が非常に新しいため、現時点で真のコストを計算するのは難しい. それは、単一の車両の改造について話しているのか、それともフリート全体の装備について話しているのかによって異なります. また、Eco Experts によると、大型の電気バスに複数のパッドを追加するには、通常の EV セダンにワイヤレス充電を取り付けるよりも多くの費用がかかります。 要するに、これを書いている時点で、ワイヤレス充電技術は、個人使用のために有線充電ステーションを設置するよりもはるかに多くの費用がかかるということです.
技術が向上し、より広い市場で採用されるようになるにつれて、その価格は下がることが期待されます. ただし、今のところ、多くの EV ドライバーにとって実用的なソリューションというよりも、費用のかかる目新しいものにとどまっています。 それに加えて、現在ワイヤレス EV 充電インフラストラクチャがあまり存在しないという事実があります。
充電速度は別のハードルです。 Green Car Reports によると、この技術が数年前に最初に普及し始めたとき、約 3.5kW の電力しか伝送できませんでした。 これを書いている時点で、その速度は 11kW に増加しており、1 時間の充電で約 34 マイルの電力をバッテリーに追加するのに十分です。 特にしばらく駐車している場合はかなり高速ですが、平均的な DC 急速充電 (DCFC) ステーションとはかけ離れています。
充電パッドがアクティブなときに何か金属が接触した場合にどうなるかなど、いくつかの安全上の課題にも対処する必要があります。 パッドには電流が流れているため、金属製の物体が熱くなり、最終的に発火する可能性があります。
これに対処するために、メーカーはフェイルセーフを構築しています。 Ferrell のビデオの中で、WiTricity の CEO は、金属缶や、暖めようとして車の下を這う猫などの物体が検出されると、充電器が停止し、携帯電話に通知が送信されると説明しました。 人が充電パッドに近づきすぎると、電源も切れます。 WiTricity の Web サイトでは、これらの注意事項についてもう少し詳しく説明しています。
ワイヤレス EV 充電の次のステップ
2007 年頃から開発が進められてきたワイヤレス EV 充電は、今後数年でようやく主流になる可能性があります。 Society of Automotive Engineers (SAE) は、2020 年にワイヤレス EV 充電の標準を批准し、大量市場に投入できることを示唆しています。 メーカーがこの技術を適切にテストして開発すれば、ワイヤレス充電が電気自動車に標準装備されるようになるでしょう。
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