乘用车非接触充电技术原理及应用介绍

飞行机所开发系统的充电能力则相当于快速充电器的一半左右。普通充电时，能以与电线式相同的时间进行充电，快速充电时，则能在电线式约1.5倍时间内充电。

　　电磁感应在送电线圈和受电线圈之间传输电力。当送电线圈中有交流电流流过时，送电·受电线圈之间产生磁束，随着磁束变化，受电线圈会有交流电流流过（图3）。日产与昭和飞行机合作开发的系统，其传输距离为10cm左右，传输效率达到90%，不过希望今后即使汽车在横向偏差20～30cm时停下也能确保同等的传输效率。具体将通过减少送电·受电线圈的损耗等，比原来进一步提高传输效率。

图3：电磁感应的原理当送电线圈有交流电流流过时，产生磁束，穿过受电线圈。当磁束变化时，受电线圈产生感应电动势，有电流流过。

　　此外，两家公司还将研究检测充电时送电·受电部之间是否有动物侵入以及是否有金属碎片进入等的机制。因为如果充电时有异物，此处就会产生涡电流，有可能导致发热。

磁共振能够传输数米之远

　　其他两种方式的输出功率还很小，还处于研究阶段，不过作为下一代技术备受关注。

　　采用磁共振方式的非接触传输系统自2007年美国MIT（麻省理工学院）公布以来，一直备受全球技术人员的关注。日本国内，2009年8月长野日本无线宣布开发出基于磁共振的送电系统（图4）。当送电·受电部之间的传输距离为40cm时，传输效率达到95%（图5）。

图4：基于磁共振的电力传输系统长野日本无线开发的试制系统。其特点是与电磁感应方式相比，适于长距离传输。基本原理是电磁感应，利用控制电路设定共振频率，能够减少送电部与受电部之间的电阻，能够将电传输到远处。

图5：磁共振方式的系统（长野日本无线）利用高频电源将家用电源AC100V（50～60Hz）转换成13.56MHz，传输到送电部。利用受电部的整流电路转换成直流，用于点灯或者发动模型直升飞机。

 磁共振的基本原理与电磁感应相同。当送电部有电流流过时，产生磁束，受电部就会有电流流过。不过，不同点在于并非由简单线圈构成送电部和受电部而是采用兼备线圈（L）和电容器（C）的LC共振电路。另一个不同点是具有使两个电路具有相同共振频率的控制电路。共振频率值随着送电部与受电部之间的距离而变化。通过利用控制电路设定适当的共振频率来使两个电路发生共振。

      因两个电路共振的状态叫做“共鸣”，因此命名为磁共振方式。共振时，能够将送电部与受电部电路间的电阻降至最小，可在数米左右的距离内传输电力。

　　该公司估算，磁共振方式在60cm的传输距离内能够确保90%的效率（图6）。而电磁感应方式在数厘米左右的距离内传输效率低于90%，因此磁共振方式的效率更高。

　　设定共振频率的控制电路连接到送电部。如果不根据传输距离改变共振频率，传输效率也会跟电磁感应一样迅速降低（图7）。传输效率还随着送电部和受电部的直径而改变，面积越大，传输效率越高（图8）。　

图6：送电方式和传输效率电磁感应在数厘米内传输效率降低。而磁共振传输效率的减少平缓。送电·受电部的直径为40cm时。

 
图7：磁共振方式的共振频率控制根据送电部与受电部的距离适当控制共振频率，传输距离会猛增。
 

图8：送电·受电部的直径与传输距离的关系送电部和受电部都是直径越大，传输效率越高。

　　虽然目前输出功率只有30W，但2009年内打算提高到1kW左右。不过，实际使用时，需要跟其他方式一样，要符合电波法、验证对人体的安全性及减小部件等。

　　并且，方针是“从工厂叉车等使用范围受限的领域导入，最终应用于EV”（长野日本无线研究开发部长谷屋明彦）。

微波传输的成本低

     三菱重工业开发出了基于微波的充电系统（图9）。优点是能以低成本实现，缺点是传输效率只有38%。

图9：三菱重工业正在开发的微波非接触充电系统由送电装置和受电装置构成。之间被屏蔽，电波不会泄漏。

　　将电力转换成微波的装置使用的是2.45GHz的电波发生装置“Magnetron”，与电磁炉使用的装置一样（图10）。由于能够大量生产，每个只需1万日元左右，试制系统使用12个这种装置产生要发送的微波。其优势在于“送电和受电装置合计只需30万日元左右”（三菱重工宇宙机器技术部主任安间健一）。

图10：三菱重工的试制系统利用Magnetron使微波振荡，通过金属导波管，从送电部开孔处放射到上侧.

　　目前，利用Magnetron产生微波时的效率很低，因此电力大多变成了热，传输效率低。

有人认为，如果传输效率低，充满电需要的充电时