无线送电国际学会在日召开 汽车与磁场共振唱主角

2011-06-13 15:23:09来源: 技术在线

  以无线送电为主题的国际学会“2011 IEEE MTT-S InternationalMicrowave Workshop Serieson Innovative Wireless PowerTransmission:Technologies, Systems,and Applications(IMWSIWPT2011)”于2011年5月12~13日在京都大学举行。此次是首次单独举行以无线送电技术为主题的IEEE国际学会注1)。

  注1)IEEE公布了将在2011年6月新成立一个无线送电专门委员会“TC MTT-26 WirelessEnergy Transfer and Conversion”的计划,以加大对无线送电领域的关注力度。

  该学会汇集了日本国内外的无线送电研究人员,有约40件口头发表以及约20件展板发表。从发表内容可以感觉到,全球许多地区都在致力于使无线送电实用化。

关注丰田的动向

  此次国际学会由微波领域的研究组织IEEE MicrowaveTheory and Techniques Society(MTT-S)主办。但会议的主角是“磁共振方式”和“给汽车供电技术”,而非微波。注2)

  注2)作为微波传输方式最受瞩目的是实现在太空设置GW级太阳能电池的“太空太阳能利用系统”,目前正在以提高电力传输效率为核心推进研发工作。目标是2035年实现实用化。

  出现这种动向的背景在于丰田的一项举措。丰田于2011年4月宣布,将与美国风险企业WiTricity就开发插电式混合动力车(PHEV)和电动汽车(EV)的非接触式充电系统展开技术合作。

  磁共振方式是2006年由美国麻省理工学院(MIT)开发的一项技术。可利用磁场共振,以无线方式将电力传输到数十cm~数m远的地方。WiTricity的创始人包括在麻省理工学院主导磁共振方式研究的Marin Soljacic。作为一家与Soljacic等磁共振方式无线供电的著名开发人员有密切关系的企业,WiTricity在业界备受关注。

索尼提出现实方案

  自从麻省理工学院发表磁共振方式以来,为了使基于磁共振方式的无线送电系统能够实现实用化,许多企业和研究机构一直在推进研发工作。

  在此次国际学会上,索尼发表的论文以配备于消费产品中为前提,吸引了与会人士的高度关注。索尼提出的是简化受电线圈,从而降低非接触充电系统成本的方法(图1)。

 
图1:简化受电线圈,从而降低成本
索尼提出了简化受电线圈形状的电力传输方式(a)。原理采用磁共振方式,目标是确保一定程度的传输距离、同时实现降低成本(b)。(根据索尼的资料制图)

  基于普通磁共振方式的非接触充电系统,在送电侧和受电侧都需要线圈和回线(Loop)。而索尼提出的方式,利用磁共振方式原理,受电侧只需回线即可。虽然电力传输距离“减半”(索尼),但受电侧无需线圈,因此可以降低成本。

  另外,还无需在送电侧和受电侧整合线圈的共振频率,由此降低了设计难度。例如,由便携设备和充电站构成的非接触充电系统,对受电侧(便携设备侧)的成本降低有严格要求。笔者认为,这时索尼此次提出的减少线圈的方法将发挥作用。

  如果在送电侧使用200mm见方的线圈,那么在100mm距离之处可以进行效率约84%的电力传输。

如何减少对人体的影响?

  关于汽车方面,有科研机构发表了对行驶的EV进行供电的技术。该技术的基本理念是减小汽车配备的充电电池容量,降低车辆成本,同时还要延长续航距离。

  丰田中央研究所和丰桥技术科学大学的研究团队,提出了经由轮胎传输电力的新方法(图2)。在路上铺设金属板,金属板与轮胎钢丝带束层(Steel Belt)之间形成电容,并会流过位移电流(高频电流),由此来传输电力。


图2:在路上铺设金属板,给正在行驶的汽车充电
丰田中央研究所和丰桥技术科学大学提出了给行驶的汽车送电的方法(a)。利用在轮胎钢丝带束层和路上铺设的金属板之间形成的电容构造,流过位移电流,以此传输电力(b)。(根据丰田中央研究所的资料制图)

  丰桥技术科学大学电气及电子信息工学系教授大平孝认为,“轮胎和路面之间的距离是固定的,传输条件稳定。另外,橡胶材料的轮胎具有较高的介电常数,可以抑制磁场向周围泄漏”。研发团队首先将以应用于高速公路为目标推进开发。

  在给行驶中的汽车送电这一技术领域处于领先位置的是韩国,现在正以韩国科学技术院(Korea Advanced Instituteof Science and Technology,简称KAIST)为中心,推进开发可通过无线送电来驱动的EV。目前正在开发第四代试制车,韩国科学技术院教授Joungho Kim在主题演讲中表示,“我们正在致力于研究抑制电磁辐射量,也就是减少对人体影响的方法”。

  不仅是韩国科学技术院,在此次的国际学会上,其他科研机构也纷纷发表了的研究论文。这是消费者最为关注的一点,也是投产时的最大课题。对于该领域来说,对人体的影响将成为今后研究的焦点。

关键字:无线送电  磁共振  汽车供电

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0613/article_3855.html
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