ワイヤレス電力伝送技術の研究開発と実用化の最前線

Frontiers of Research and Development of Wireless Power Transfer

第1章　総論
1　ワイヤレス給電の理論―電磁誘導とマイクロ波送電の関係性―
1.1　そもそも,電力とは
1.2　そもそも,ワイヤレス電力伝送とは
1.3　ワイヤレス給電システムの分類
1.4　ワイヤレス給電システムの構成要素
1.4.1　結合器
1.4.2　ワイヤレス給電システムにおける周波数変換・インピーダンス変換・モード変換の実装方法
1.4.3　近傍界型ワイヤレス給電システムにおける構成要素のパラメータ
2　電磁誘導方式ワイヤレス給電技術の歴史―EV―　
2.1　はじめに
2.2　移動型ワイヤレス給電
2.3　静止型ワイヤレス給電
2.4　おわりに
3　電磁誘導方式ワイヤレス給電技術の歴史―医療応用―
3.1　はじめに
3.2　非接触電力伝送方式
3.2.1　マイクロ波方式
3.2.2　磁界共鳴方式
3.2.3　電界共鳴方式
3.2.4　電磁誘導方式
3.3　医療分野への応用
3.3.1　充電式心臓ペースメーカ
3.3.2　運動再建電気刺激装置
3.3.3　人工心臓
3.4　生体影響の考え方
3.4.1　100 kHzまでの低周波電磁界
3.4.2　100 kHzを超える高周波電磁界
3.4.3　静磁界に対するガイドライン
4　マイクロ波方式ワイヤレス給電の歴史
4.1　マイクロ波方式ワイヤレス給電の歴史
4.2　実証試験を中心としたマイクロ波受電技術
4.3　まとめ
5　ワイヤレス給電,日本と世界はどう動くのか―標準化の最前線から―
5.1　はじめに
5.2　制度化・標準化における課題
5.3　我が国における制度化
5.4　利用周波数の国際協調
5.4.1　これまでの国際協調議論
5.4.2　2016年ITU-R SG1会合の結果
5.4.3　2016年ITU-R SG1会合以降の対応について
5.5　CISPRにおけるEMC規格の標準化状況
5.6　IEC TC106における電波暴露評価,測定方法の検討
5.7　標準規格化の動向
6　Far-Field Wireless Power Transmission For Low Power Applications
6.1　概要―小電力応用のための遠距離ワイヤレス電力伝送―
6.2　Introduction
6.3　Far Field WPT ? Rectenna design: recent progress and challenges
6.4　Novel materials and technologies? Use of cork as an enabler of smart environments
6.4.1　Cork permittivity and loss estimation
6.4.2　Design of an UHF RFID tag antenna
6.4.3　RFID tag measurements
6.4.4　Humidity sensors based on cork
6.4.5　Conclusion
6.5　Applications―Bateryless Wireless Sensor Networks
6.6　Applications―Bateryless Remote Control
6.6.1　The proposed system
6.6.2　Simulation and measurement results
6.6.3　The demonstration prototype
7　ばく露評価と国際標準化動向
7.1　はじめに
7.2　評価指標
7.3　ばく露評価手順
7.4　ばく露評価例
7.4.1　電気自動車用ワイヤレス充電
7.4.2　モバイル用ワイヤレス充電
7.5　国際標準化の動向
8　ワイヤレス給電とEMC―ペースメーカを一例に―

第2章　自動車への展開
1　EV用ワイヤレス給電の市場概要と今後の標準化ロードマップ
1.1　はじめに
1.2　ワイヤレス給電の市場概要とロードマップ
1.2.1　EV・PHVロードマップ
1.2.2　世界のEV・PHEV市場の動向
1.2.3　充電インフラとワイヤレス給電の市場
1.3　ワイヤレス給電と法制度と規則
1.3.1　漏えい電磁界の許容値
1.3.2　利用周波数の選定;ITU WRCでの国際的検討
1.3.3　人体安全の側面
1.4　EV向けワイヤレス給電の国際標準化
1.5　今後の展開
2　EVバスへのワイヤレス充電システムの開発動向
2.1　はじめに
2.2　バス用ワイヤレス充電システムの初期の歩み
2.3　EVバス用ワイヤレス充電システムの開発動向
2.3.1　マウンド方式
2.3.2　1次コイル可動方式
2.3.3　2次コイル昇降方式
2.3.4　大ギャップ方式
2.4　おわりに
3　Korean WPT to EV-OLEV
3.1　概要-韓国における電気自動車へのワイヤレス給電技術-OLEV
3.2　Wireless Power Transfer Technology in Korea
3.2.1　Previous and Researches on Wireless Power Transfer
3.3　Vehicular Wireless Power Transfer System
3.3.1　Concept of On-Line Electric Vehicle
3.3.2　Design of OLEV
3.3.3　Electromagnetic Field Issue
3.3.4　Commercialization
3.4　Future Wireless Power Transfer System in Korea
3.4.1　Railway Systems
3.4.2　Unmanned Aerial Vehicle
4　電化道路電気自動車(EVER)
4.1　ワイヤレス3本の矢
4.2　ワイヤレス電力伝送
4.2.1　磁界結合
4.2.2　電界結合
4.2.3　任意構造への理論拡張
4.3　電気自動車
4.3.1　停車中充電から走行中給電へ
4.3.2　車輪経由電力伝送(V-WPT)
4.3.3　右手左手複合系電化道路
4.3.4　遠端全反射を利用した移動負荷整合方式
4.3.5　バッテリーレス電気自動車
5　管内ワイヤレス電力伝送技術の車載応用
5.1　車載ワイヤレス技術の動向と要求
5.2　管内ワイヤレス電力伝送
5.2.1　マイクロ波送電の実用課題
5.2.2　管内ワイヤレス電力伝送
5.2.3　樹脂導波管技術
5.3　ワイヤレス電力・通信伝送
5.3.1　伝送方式
5.3.2　卓上モデルの評価
5.4　今後の展望と課題

第3章　携帯電話他への応用展開
1　AirFuel Allianceの現状と今後の展開
1.1　はじめに
1.2　AirFuel Allianceの組織構成
1.3　AirFuel Inductive WCの活動
1.4　AirFuel Resonance WCの活動
1.5　AirFuel Uncoupled WCの活動について
1.6　AirFuel Infrastructure WC
1.7　最後に
2　Remote Wireless Power Transmission System ‘Cota’
2.1　概要―遠隔ワイヤレス電力伝送システム「Cota」
2.2　Abstract
2.3　Introduction
2.4　Operation Concepts
2.4.1　Tuning techniques
2.4.2　Near Field Retrodirective Arrays
2.4.3　Employing multi-path propagation in Cota’s favor
2.4.4　Near-field vs. Far-field power transfer
2.5　System
2.5.1　The Charger-Client Concept
2.5.2　Beaconing
2.6　Applications
2.6.1　Charging Multiple Devices
2.6.2　Safety
2.7　Conclusion
3　工場内自動搬送台車(AGV)へのワイヤレス給電
3.1　はじめに
3.2　磁界共鳴方式によるワイヤレス給電の電力伝送原理
3.3　AGVの市場について
3.4　AGVのワイヤレス給電化の利点について
3.5　AGVで使用されている蓄電デバイス
3.6　蓄電デバイスとしての電気二重層キャパシタ(EDLC)利用の利点について
3.7　実用例
3.8　まとめ
4　小型MHz帯直流共鳴ワイヤレス給電システムの設計開発
4.1　はじめに
4.2　直流共鳴ワイヤレス給電システムと高周波パワーエレクトロニクス
4.2.1　直流共鳴ワイヤレス給電システムの構成
4.2.2　パワーエレクトロニクスにおけるワイヤレス給電
4.2.3　高周波パワーエレクトロニクス
4.2.4　ワイヤレス給電と絶縁形スイッチング電源
4.2.5　共鳴ワイヤレス給電における先行技術
4.2.6　直流共鳴方式とMITが示した磁界共鳴方式の比較
4.2.7　インピーダンス変換とインピーダンス整合
4.2.8　小型MHz帯ワイヤレス給電
4.2.9　ワイヤレス給電の回路トポロジー
4.3　6.78 MHz帯磁界結合方式直流共鳴ワイヤレス給電システム規格
4.3.1　システムの概要
4.3.2　システム構成
4.3.3　システムの仕様
4.3.4　電力管理仕様
4.4　直流共鳴ワイヤレス給電システムの設計
4.4.1　直流共鳴ワイヤレス給電システムの構成
4.4.2　直流共鳴ワイヤレス給電システムの電力変換動作
4.4.3　共鳴フィールドの周波数領域解析
4.5　共鳴結合回路の統一的設計法(MRA/HRA/FRA手法)
4.5.1　複共振回路解析(MRA)
4.5.2　入力インピーダンスと電圧利得の解析
4.5.3　GaN FETを用いた10 MHz級50 W動作実験
4.5.4　最適ZVS動作とGaN FETを用いた6.78 MHz実験
4.5.5　共鳴フィールドの実証実験
4.6　まとめ
5　電界結合方式を用いた回転体への電力伝送技術
5.1　まえがき
5.2　電界結合方式
5.2.1　電界結合とは
5.2.2　回路方式
5.3　在来技術との比較
5.4　実施例
5.5　まとめ
6　2次元Surface WPT
6.1　はじめに
6.2　表面電磁界結合WPT技術の概要
6.3　電力伝送をする周波数とその共用検討
6.4　Q値の算出方法
6.4.1　送電シートのQ値の算出方法
6.4.2　受電カプラのQ値
6.5　電力供給制御方式
6.6　表層メッシュパターンの検討
6.7　レトロディレクティブ方式による電力伝送
6.8　おわりに
7　宇宙太陽光発電システムを想定したマイクロ波ビーム方向制御技術の研究開発
7.1　はじめに
7.2　宇宙太陽光発電システム(SSPS)の概要
7.3　過去に世界各国で検討された代表的な宇宙太陽光発電システム(SSPS)
7.4　日本において検討されてきた代表的な宇宙太陽光発電システム(SSPS)
7.4.1　発送電一体・テザー型SSPS
7.4.2　反射鏡型SSPS
7.5　宇宙太陽光発電システムの実現に向けて(マイクロ波無線電力伝送地上実証試験の実施)
7.5.1　マイクロ波による送電ビームの方向制御方式
7.5.2　マイクロ波ビーム方向制御装置の開発
7.5.3　マイクロ波ビーム方向制御精度評価試験(屋内試験)
7.5.4　屋外でのマイクロ波による無線電力伝送
7.5.5　無線電力伝送の実用化に向けた技術実証(デモンストレーション)
7.6　おわりに