電気自動車のワイヤレス充電はどのように機能しますか?

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いますが、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。すぐにテスラを充電するために必要なのは、駐車することだけです。

電気自動車のワイヤレス充電の仕組み

電気自動車のワイヤレス充電は、スマートフォンの充電と同様に、磁気誘導を使用して機能します。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。電磁界が電流を生成するため、エネルギーを伝達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、電話が接触し続ける必要がある磁石またはパッドを使用して機能します。電気自動車は、同じ基本概念を大規模に使用し、より大きな電力を供給して、充電パッドと車両の間により多くのスペースを確保します。IH 充電パッドが地面にあり、その上に車が駐車されています。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かどうかを知らせます。

車両がパッドの上に駐車されるとすぐに、接地パッドと電気自動車に取り付けられたパッドに電流が発生します。グランド パッドはネットワークから充電され、電磁界を生成します。車の底にある充電パッドは、地面にあるパッドと同じ磁気周波数で共振し、電流が発生して車のバッテリーを充電します。磁石の正確な位置合わせと接触が必要なスマートフォンの充電とは異なり、電磁誘導による電気自動車の充電には余裕があり、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は約 80% の電力伝送を実現しますが、EV ワイヤレス充電はそれよりも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、電気自動車用のワイヤレス充電技術を開発している会社WiTricityと話しました。同社の CEO は、同社のワイヤレス充電機器の効率は約 99% であると主張しています。充電ステーションや自宅に接続するのとほぼ同じです。

電源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裏付けているようです。Rochester Institute of Technology の Green Technology Acceleration Center は、ワイヤレス充電会社 HEVO と協力して、プロトタイプ デバイスの EV ワイヤレス充電効率が95% であることを示す調査を実施しました。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。

これは、明日私たち全員が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 はすでにいくつかの電気自動車モデルをその技術でアップグレードしており、うまく機能していると伝えられています。他の多くの国もそれをテストしており、大衆市場向けのソリューションに取り組んでいます. それらが大規模な採用に向けて展開されるのに十分なほど改善された場合、現在のモデルのワイヤレス充電キットが広く利用可能になり、新しい電気自動車にワイヤレス充電機能が組み込まれるようになります.

Ferrell 氏がビデオで述べたように、これにより、自動駐車機能を備えた自動運転車により多くの自律性がもたらされる可能性があります。駐車スペースや道路に埋め込まれたパッドで充電できれば、1 日を通して人間とのやり取りを必要とせずに作業を完了することができます。結局のところ、たとえば「ラストマイル」の車は、ワイヤレス充電パッドを介して駐車または運転することで充電でき、日中はプラグに接続する必要はありませんが、それが可能になる前に自動運転技術のさらなる改善が必要です.現実に近い。

さらに、コーネル大学はすでに、私道に埋め込んで運転中に車を充電できるワイヤレス充電器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、充電パッド間の位置ずれをより許容できるワイヤレス充電技術を開発しています。

このような技術を大規模に道路に導入するコストはまだ不明であり、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が、法外な費用がかかります. 米国は、現在の道路や橋を維持することに関してはあまり良い実績を持っていませんが、最近議会が主要なインフラ法案を可決したので、その傾向が改善されることを願っています.

電気自動車のワイヤレス充電の問題点

大規模ワイヤレス充電の大きな障壁の 1 つはコストです。これを書いている時点で、WiTricity は、同社のワイヤレス充電ステーションの 1 つが約 700 ドルであると報告しています。しかし、技術が非常に新しいため、現時点で実際のコストを計算することは困難です。それは、1 つの車両をアップグレードすることについて話しているのか、それともフリート全体を装備することについて話しているのかによって異なります。Eco Experts によると、大型の電気バスに複数のパッドを取り付けるには、従来の電気自動車セダンにワイヤレス充電を装備するよりも費用がかかります。要するに、執筆時点では、ワイヤレス充電技術は、個人用の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、市場での普及が進むにつれて、この価格が下がることを願っています。しかし今のところ、これは多くの 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。これに加えて、現在、電気自動車のワイヤレス充電のためのインフラストラクチャがあまり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初めて普及したとき、約 3.5kW の電力しか供給できませんでした。これを書いている時点で、そのレートは 11kW に増加しており、これはバッテリーへの充電で 1 時間あたり約 34 マイルの電力を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 DCFC 急速充電ステーションとはかけ離れています。

また、充電パッドがアクティブなときに何か金属が充電パッドに接触するとどうなるかなど、いくつかのセキュリティ問題にも対処する必要があります。マットに電流が流れるため、金属が熱くなり、火災の原因となることがあります。

この問題を解決するために、メーカーはフォールト トレラント デバイスを作成しています。Ferrell のビデオの中で、WiTricity の CEO は、金属缶や猫が車の下に潜り込んで暖をとろうとする物体が検出されると、充電器がオフになり、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、オフになります。WiTricity の Web サイトでは、これらの注意事項について詳しく説明しています。

ワイヤレス電気自動車充電の次のステップ

電気自動車のワイヤレス充電は、2007 年頃から開発が進められてきましたが、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 年に電気自動車のワイヤレス充電規格を批准し、大量市場に投入できる可能性があることを示しています。メーカーが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の標準になるのが見え始めるでしょう。

インフラストラクチャがこのアイデアに追いつき、平均的な消費者が過去のモデルのレトロフィット キットを利用できるようになるまでには、しばらく時間がかかります。しかし、これは興味深い方向への一歩です。