道路上のコイルが走行中にEVを充電する可能性

EV の主な問題の 1 つは、充電するために車を寄せて停止する必要があることです。利用可能な高速 DC 充電器がない場合、バッテリーが充電されるまで何時間も待たなければならない可能性があります。

電気自動車が実際に道路を走り始めて以来、それは電気自動車の最大の悩みの種でした。ただし、新しいワイヤレス充電設定を使用すると、外出先でも充電できるようになる可能性があります。

長年にわたり、電気自動車が道路を走行する際に電力を供給したり充電したりするための多くの提案がなされてきました。その多くは、磁気コイルを介した誘導電力伝送を使用して、今日私たちが一般的に電話を充電する方法に似ています。理論は簡単です。電力は道路内のコイルに供給され、走行中の車両上のコイルによって誘導によって取得されます。

ただし、これらのアイデアを構想から現実に移すのは困難です。電気自動車の充電に関しては、数十から数百キロワットの範囲の巨大な電力レベルが必要です。また、携帯電話は充電パッドの上にきちんと置くことができますが、EV が道路を安全に移動するには通常、かなりの地上高が必要です。さらに、自動車は非常に速いペースで移動するため、この動的な状況に対応できる誘導充電システムを実現するには、路盤に繰り返し埋め込む膨大な数のコイルが必要になります。

これらの課題にもかかわらず、このアイデアは現実世界で限られた範囲で証明されています。オンライン電気自動車 (OLEV) は、韓国先端技術研究院 (KAIST) によって開発され、2009 年にシャトルバスの電力供給に使用されました。このシステムは、2016 年までにゆっくりと 4 つの路線に拡張され、誘導電力のおかげでバスはワイヤレスで充電されました。バスの路線沿いの道路に送信機が埋められている。

バスで使用される第 2 世代のシステムは、17 cm のエアギャップを介して 85% の電力効率で 100 kW の電力をワイヤレスで伝送します。これは、1 台の車両に搭載された複数のパワーピックアップコイルを使用することで実現されます。システムをこのレベルで動作させるために、最適なコイル形状と電気的パラメータを見つけるために多くの研究が行われました。路面から電力が供給されるため、バスは小型のバッテリーを使用して移動できるため、重量が軽減され、効率が向上します。このシステムはバス路線の車道の 5 ～ 15% に埋め込まれており、車両検知システムが使用されていないときは誘導コイルの電源をオフにします。一部の路線はその後閉鎖されたが、KAISTではこの技術を利用したシャトルサービスが現在も運行されている。

他の企業もこの分野に取り組んでいます。スタートアップ企業の Magment は、「磁性セメント」のかばん語から名づけられ、インディアナ州運輸省と協力して特別な誘導道路のデモンストレーションに取り組んでいます。詳細は明らかになっていないが、同社は強磁性材料をセメントに混合する特別な方法を開発し、より費用対効果が高く効率的なワイヤレス充電道路システムを製造している。同社はこのシステムをフォークリフトや電動スクーターなどの道路以外の用途にも使用する予定だ。

もう 1 つの傑出した企業は、スウェーデンのゴットランド島でパイロットプログラムを運営しているイスラエルに本拠を置く企業 Electreon です。このプロジェクトは2020年12月に初めて配備され、長さ1.65kmの道路試験区間で40トントラックを走行させることに成功した。ここでも路面に埋め込まれた銅コイルを使用して、最高時速 80 km の速度で走行中の車両に約 70 kW の電力を供給できます。同社はまた、デトロイトのミシガン中央ターミナル近くにフォード・モーターと共同で施設を設置するなど、世界中で他の試験プログラムにも取り組んでいる。

このようなシステムの問題は依然としてコストです。まず、送電線や高級コイルを路面に埋めること自体に多額の費用がかかります。新しい道路を建設するのに十分な費用がかかりますが、後でハードウェアを設置するために既存の道路を掘削する必要がある場合はさらに悪いことになります。スウェーデンのあるプロジェクトの見積もりによると、Electreon のような無線システムは、新規に構築すると 1 km あたり約 200 万ドルの費用がかかることが示されています。この設置コストは、単純なレールや架空線などの従来の電力伝送方法に比べて約 2 倍かかりますが、起動時の電力ははるかに少なくなります。後者は、世界中のいくつかの場所でのトラック輸送テストでその価値をすでに証明しています。

メンテナンスも大きな課題です。道路に何かを埋めるということは、何か問題が発生した場合に修復するのに大変な作業になることを意味します。少なくとも道路を封鎖する必要があり、最悪の場合は道路を掘り返すことになる。より高性能なテクノロジーにアップグレードする場合も同様に、古いハードウェアを取り外して新しいハードウェアを再インストールするという侵襲的な作業が必要になります。

最後に、標準化の問題があります。道路上の誘導コイルを介して車両に電力を供給するのは素晴らしいことですが、乗用車やトラックにはこのエネルギーを受け取るために取り付けられた特別なピックアップが必要です。誘導ピックアップは道路のコイルに合わせて慎重に調整する必要があるため、複数の電気道路システムを横断できる汎用のピックアップを後付けする可能性はほとんどありません。したがって、このようなシステムを実用化するには、ある企業のシステムを道路の広範囲にわたって展開する必要があり、個人ユーザーや商用ユーザーが自分の車両にピックアップハードウェアを取り付けることを検討することが経済的に価値があるようになるまで展開する必要があります。

すぐに充電コイルを設置するために道路を掘削することはなさそうです。結局のところ、私たちの都市や町には通常の EV 充電器がほとんど設置されておらず、それらはすでに成熟して確立されたテクノロジーです。ただし、特殊なバスやトラック輸送ルートなどの一部の用途では、この技術が普及する可能性があります。そこからさらに拡大する可能性がありますが、それは多額の投資が合理的である場合に限ります。