東大など、道路からインホイールモータへの走行中ワイヤレス給電に成功

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東京大学大学院新領域創成科学研究科の藤本博志准教授らや、東洋電機製造、日本精工による研究グループは2017年4月5日、道路からインホイールモータ(IWM)に直接、走行中給電できる「ワイヤレスインホイールモータ2号機」を開発し、世界で初めて実車での走行に成功したと発表した。

車のホイール内部に駆動モータを配置するIWMタイプの電気自動車は、その優れた運動性能によって、安全性や環境性、快適性など様々なメリットがある。同研究グループは2015年5月に、ワイヤレスIWM(1号機)の開発に成功している。

一方、充電1回での航続距離が短いというEVの課題解決のため、道路に設けたコイルからワイヤレスで給電する「走行中給電」も多くの研究が行われている。従来の研究の多くは、道路に設けたコイルから車体底の受電コイルに電力を送り、車載バッテリに給電するタイプだった。

今回同研究グループでは、機械的な伝達ロスを減らし車体重量を削減できる新しい走行中給電の方式として、道路のコイルから直接車のIWMへワイヤレス給電する技術を開発した。道路からIWMへの走行中給電では、道路のコイルと車の受電コイルの相対位置が変化するため、送受電コイルの位置ずれに強い磁界共振結合による方式を採用している。

従来の車体の受電コイルへの走行中給電では、受電コイルの位置が上下するためエアギャップ(コイル間の距離)を広くする必要があり、効率の低下を招いていた。一方、今回の研究で提案する構造ではIWMに受電コイルを装着するため、車体に上下運動が生じても道路と受電コイルとの距離は一定に保たれ、エアギャップを大きくする必要がなくなる。なお、走行中給電設備がない場合は車載バッテリからワイヤレスでIWMにエネルギーを送る。

また、EVでは減速時のエネルギーを回収できるが、さらに走行中給電が加わるとIWMでのエネルギーの出し入れが頻繁となる。このため今回、蓄電デバイスとして、大電力を扱うことができ充放電が多くても劣化しにくいリチウムイオンキャパシタをIWMに内蔵。安定的な動作と高効率化を可能にしている。

さらに今回、1輪あたりのモータ出力を、2015年のIWM1号機での3.3kWから、12kWへと大きく大出力化した。大出力化にあたっては、ワイヤレス給電を構成する変換器全てにSiCを採用。また、モータの回転軸とホイールの回転軸をずらした新しい構造のオフセット軸減速機を内蔵したハブ軸受ユニットの採用で、小型化を実現している。

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