世界初！道路から走行中の自動車へのワイヤレス給電に成功

道路から走行中の自動車に給電する仕組み

日産「リーフ」やアメリカの「テスラ」など、日本の道路でも日に日に目にする機会が増えてきた電気自動車。ガソリンなど化石燃料を使用しないエコカーとして、都市部を中心に注目を集めているのは間違いない。

ただ、この電気自動車が爆発的に普及しない原因は、エネルギーの供給方法にある。現在、一般の人が入手できる電気自動車は、車載されたバッテリーに充電し、それを動力として走らせる。つまり充電された電力がなくなれば、走ることはできない。もちろんそのこと自体はガソリン車でも同じだ。用意していた燃料がなくなれば、走れなくなる。

では、どこに問題があったかといえば、航続距離とインフラだ。

「満充電で何キロ、走れるのか？」
「ドライブ中に電気がなくなったら、どこで充電すればいいのか？」

常につきまとうそんな不安が、電気自動車の普及に歯止めをかけているのは否めない。もちろん、最近では自動車ディーラーをはじめ、道の駅や高速道路のSAなど充電施設も増え始めてはいる。それでもロングドライブなどには不安を感じている人も多いのではないだろうか。

しかし先日4月5日、そんな不安を払拭(ふっしょく)する可能性を示す、画期的な実験が行われた。世界で初めて、走行中の電気自動車にリアルタイムで給電することに成功したのだ。

今回発表された「ワイヤレス・インホイールモーター2号機」

自動車のホイール内部に駆動モーターを配置

電気自動車にはいくつかのタイプがあるが、今回実験に成功したのは、クルマのホイール内部に駆動モーターを配置するIWMタイプのワイヤレス版。モーターがダイレクトにタイヤを動かすことで、優れた運動性能が期待できるほか、安全性、環境性、快適性でメリットを享受できるタイプだ。

しかし弱点もある。モーターを駆動するための電力を、車体から回転するホイールに送らなければならない。その方法として用いられていたのはワイヤをつなぐこと。だから、どうしても断線するリスクがあったのだ。

それならば「ワイヤをなくしてしまおう」という発想から、ワイヤレス版の開発はスタートした。

携わったのはワイヤレス用変換器やモーター、送電基板などの開発を請け負った東洋電機製造株式会社、日本精工株式会社と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の研究グループだ。

彼らがとった方法は、道路に埋め込まれたコイルから走行中のクルマに備わるIWMに磁界共振結合方式でワイヤレス給電しようというもの。これまでもワイヤレス給電の研究は行われていたが、従来のものは道路のコイルから車載バッテリーへの給電を目指していた。それを今回はIWMにダイレクト給電することでより効率を高めようというのだ。

ワイヤレス・インホイールモーターの概要。モーターを挟むように上下にあるのは、タイヤの断面を表している。IWMは路面コイルからの給電と、車載バッテリーからの給電を受けて駆動する

この方法を採用することで、モーターによって発生したトルクを直接駆動力としてタイヤに伝達できるので、パワーのロスを極限まで減らすことができる。また今回の実験によれば、駆動装置の重量を30～40%ほど軽くできることが示された。

今回の実験で示されたように、走行中に給電できれば、電気自動車の課題である航続距離の短さを解決できる。もちろん、それを現実のものとするためにはインフラの整備が必須だ。それが整備されるまでには、もう少し時間がかかるだろう。

しかし、例えば高速道路にコイルを埋設することでロングドライブが可能になったり、一般道の信号付近への埋設で停車中に充電するなど、活用法はさまざま考えられる。

今回の実走行実験の成功は、これまでにない電気自動車の形を生み出すための大きな一歩と言っていいだろう。

ワイヤレス・インホイールモーターの構成図(出典：東京大学大学院 新領域創成科学研究科 堀・藤本研究室)

走行中に道路から給電するイメージ図。左は高速道路、右は市街地(出典：東京大学大学院 新領域創成科学研究科 堀・藤本研究室)