Granite River Labs, GRL
Vamshi Kandalla
電気自動車については誰もが耳にしたことがあると思いますが、自動車用ワイヤレス充電についてはどうでしょう。2022年に13億米ドルと評価された自動車用ワイヤレス充電器の世界市場は、年平均成長率21.9％で拡大し、20321年には95億米ドルの市場規模に達すると予想されています。この大きな成長を支えているのは、年々記録を更新している世界の電気自動車（EV）市場の拡大です。例えば中国2 は、2022年末に前例のない590万台のEVを販売しました。
他の国々も決して遅れをとっているわけではありません。それどころか、2022年には軒並み大幅な進歩が見られました。：
- 米国では完全な電気自動車が80万7180台販売され、前年比3分の2の伸びを記録しました3。
- ドイツは83万3,000台のEV登録を記録し、全新車登録台数の31％を占めました4。
- インドのEV販売台数は、2020年の1万9,100台から2022年には44万2,901台へと2,000%以上増加しました5。
- 韓国は2019年から2022年にかけて受注が倍増し、第4位のEV輸出国になりました6。
- 日本の国内EV市場も回復しており、3倍の59,0007台に達しています7。
スマートフォンからウェアラブルデバイス、さらにはノートパソコンに至るまで、あらゆるものをカバーするワイヤレス充電市場が急成長しており、CAGR（年平均成長率）30%という超高速で成長しているため、2030年までに市場評価額は総額1,859億米ドルに達する見通しです8。英国が2030年にガソリン車とディーゼル車の販売禁止を義務付けるなど、政府の規制が持続可能な交通機関への移行を後押ししており、車載用ワイヤレス充電の勢いは今後も続くと予想されています。
Qi2が自動車へのワイヤレス充電をどう実現するか
ワイヤレスパワーコンソーシアム（WPC）が 2023 年 1 月初旬に発表した新しいQi2ワイヤレス充電規格は、従来のQiバージョン 1.3.2 に、より安全で持続可能な選択肢を導入することで、市場の信頼を高めました。新しいQi2技術は、Magnetic Power Profile (MPP)として知られる独自の一連の磁石を基盤としており、この磁石が磁界を発生させ、スイッチオン時に機器内の銅線コイルに電力を供給します。
Qi2 MPP の利点は、Extended Power Profile（EPP）で動作する前身の Qi 1.3 と比較して、エネルギー伝達効率が 50～60%から 85～90%に向上することです。この開発は、電気自動車メーカーや愛好家に歓迎されています。自動車ドライバーに幅広い充電オプションを提供し、ワイヤレス充電の実現可能性を大幅に高めるからです。
電気自動車のワイヤレス充電の使用例
これまで、EVを取り巻く懐疑的な見方は、充電を中心に展開されてきました。具体的には、充電プロセスの安全性、充電ポートの場所の不便さ、充電にかかる時間の長さ（特に、ドライバーの給油時間の短さと比較した場合）などが懸念されてきました。
しかし、これらの制限の多くは、かさばる充電ステーションを独創的に統合された充電パッド、コイル、電力制御ユニットに置き換えることで回避することができます。
自動車用ワイヤレス充電を可能にするインフラストラクチャ
スウェーデンの保養地、ゴットランド島にある1.6kmの道路が、2022年にワイヤレスエネルギー充電ドックへと生まれ変わりました。どのようにでしょう？自動車製造会社のStellantisが、アスファルト路面の下に長さ1.5メートルの銅製コイルを設置したのです。
車載コイルとワイヤレス受信機の間の誘導によって発生するエネルギーによって、バスはバッテリーの蓄電エネルギーを消費することなく高速道路を走行できるようになりました。
もちろん、この方法を長距離の高速道路に適用した場合、費用対効果はほとんど得られません。とはいえ、この試みは、港湾や空港など、車両が一定のルートを予測可能な距離だけ走行する場所でのエネルギー節約の可能性を示しています。
車載ワイヤレス充電
電気自動車はそれ自体が充電ステーションになることができます。メーカーは、スマートフォンやウェアラブル端末、その他のQi対応機器の急速充電プロトコルなどのQiワイヤレス充電技術も車載用途にも使用しています。
シングルコイルやマルチコイルの設計を試すことで、メーカーはワイヤレス充電ポートのアクティブエリアを拡大し、柔軟で自由な配置を可能にしようとしています。例えば、今日の市場で主流となっている平らな表面の充電ポートの代わりに、特定のコイル設計を採用することで、携帯電話カーマウントの不規則な表面を通しても信頼性の高いワイヤレス充電を可能にし、それらを効果的に2-in-1アクセサリーに変えることができます。
車載ワイヤレス充電の可能性をさらに高める
自動車は室内環境と異なり、温度や湿度などの外的条件の変動が大きいです。充電速度はバッテリー内部の温度に大きく影響されるため、37～40℃(98.6-104°F)の高温下でも充電速度が最適化されるように微調整することで、より安定したユーザー体験を確保することができます。
そのため、ワイヤレス充電トランスミッターは、Qi バージョン1.3.2の時代から異物検出（FOD）のサポートが強化されてきました。FODは、パワートランスミッターコイル（PTx）の交流電流が交番磁界を発生させる誘導結合技術に基づいて充電電力を調整することを可能にします。この磁界を受電コイル（PRx）に相互に結合させることで、エネルギーを交流電流に変換し、デバイスに電力を供給することができます。
電流を電気に戻す磁気の量は、PRxがリアルタイムで検出するQファクターと共振周波数の値に基づいて調整されます。これは、ワイヤレス充電コントローラー内の適応アルゴリズムによって可能になります。
このように、FODは、環境要因に応じて変動する温度を調整することで、アクティブ・トランスミッター近辺の熱に敏感な金属物体の過熱を防ぐことができ、より広い温度範囲で最適なワイヤレス充電を可能にします。
GRLでのQi2試験により、車載用ワイヤレス充電の未来へ前進
車載用ワイヤレス充電の競争において一歩先を行くことをご検討の場合は、GRLのサービスをご利用ください。GRLでは、コネクティビティおよび充電テストソリューションを通じて、お客様のテストおよびコンプライアンス手順を加速させる技術エキスパートにアクセスすることができます。
お近くのGRLラボにご連絡いただき、v1.3x EPP（C3-MPP）を使用した車載用ワイヤレス充電ソリューションのリリースに向けて、一切の抜かりなく取り組むことができます。世界各地にある GRLのラボは、最新のQi2ワイヤレス充電試験サービスをご利用いただける数少ないWPC認定ラボです。
弊社ラボでQi認証試験を受けるための機器準備方法の詳細については、ナレッジベースをご覧いただくか、 メーリングリストにご登録いただき、ワイヤレス充電に関する最新情報を入手してください。
参考文献
- Fact MR. 2022 - 2023. Global Automotive Wireless Charger Market Outook.
- Naina Bhardwaj. Dec 26, 2022. Electric Vehicle Industry in India: Investment Outlook and Market Profile. India Briefing.
- Mark Kane. Feb 08, 2023. China: Nearly 6 Million Plug-In Cars Were Sold In 2022. Inside Devs.
- Research and Markets. Jan 2022. Wireless Charging Market by Technology and Industry Vertical - Global Opportunity Analysis and Industry Forecast 2021-2030.
- UKSIF. Mar 09 2023. Can regulation open the floodgates for green finance? Edie.
- Giulia Carbonaro & AP. 24 Jun 2022. Wireless charging for electric cars is already here - but the technology isn’t for everybody yet. Euronews.net.
- David Carnoy. 21 Feb 2023. Best Car Phone Mount for 2023. CNET.
- Wireless Power Consortium. History of the Qi specification.
