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。：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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