無線充電系統透過無線電技術減少電動車定位誤差 80%

あるデジタル車鍵技術に基づく無線電システムが、研究者による実験室テストで信号の歪みを補正した結果、電動車の無線充電コイルの位置誤差を約80%低減した。このシステムは、コイルの充電パッドに対する位置と車両の向きを推定することができる。日本の大阪大学の研究者は、Tokai Rikaおよびカリフォルニア大学サンディエゴ校と共同でこのシステムを開発し、縮小版車両モデルでテストを行い、超広帯域（UWB）信号を使用してコイルの位置を測定した。

無線電動車充電器の動作原理は、地面の充電パッドから車両底部に設置された受信コイルに電力を送信することである。コイルが充電パッドの中心から数センチ離れたり、駐車角度が正しくない場合、電力伝送の効率が低下し、同じ充電量を得るために車両が充電パッド上に長く留まることになる。磁気定位システムは、コイルが充電パッドに近づいたときに最も効果的である。カメラは駐車を誘導するのに役立つが、雨水、汚れ、または光不足により充電パッドを視認するのが難しくなる。そのため、研究者は無線測定を使用してコイルの位置と車両の角度を推定した。

無線電システムの動作原理

研究チームはモデルの受信コイルの周囲に4つのUWBデバイスを配置し、充電パッドの近くにアンテナを設置した。これらのデバイスとアンテナの間で短距離の無線信号を送信する。システムはまず、信号が両者間を伝送するのにかかる時間を測定し、車両の位置を大まかに特定し、その後、異なるデバイスに到達する際の波の位相差を比較する。これらの微小な差異により、システムはコイルの位置と車両の向きの推定を精緻化する。研究者はまた、特定の設置における歪みを事前に測定し、これらの測定結果を使用して読み取り値を補正した。

実験室テストでは、チームがモデルが静止している位置で複数回測定を行った。補正後、車両角度の推定中央値誤差は0.25度であった。補正を行わなかった場合、コイル位置の推定中央値誤差は補正後の約5倍であった。研究者は、位置と角度の読み取り値を表示して車両を充電パッドに誘導する方法を示した。この方法は、タクシーや他の自動運転電動車が人の介入なしに充電に合わせるのを助けることができる。

研究の将来の応用

研究の第一著者Ryotaro Hadaは、「計算方法を機能するシステムに変換するには多くの試行錯誤が必要です。私たちはこの研究が将来の電動車に簡単な充電方法を提供できることを望んでいます。これは、スマートフォンを無線充電器に置くのと似ています。」と述べた。このシステムはまだ屋外でのテストが必要であり、全サイズの車両上で充電器が電力を伝送している際に評価される必要がある。この研究は『IEEEオープン車両技術ジャーナル』に発表された。

無線充電システムの定位技術の突破

この研究は、無線電技術が電動車の充電において持つ可能性を示しており、特に定位精度の著しい向上を示している。従来の磁気定位システムは特定の環境下で効果が限られているが、無線測定技術はこれらの課題を克服し、より正確な定位を提供することができる。電動車の普及に伴い、この技術の発展は充電効率を向上させるだけでなく、ユーザー体験を改善し、充電プロセスをより便利にすることができる。研究チームの努力は、将来の自動運転電動車の充電方法に道を開き、無線充電技術の広範な応用可能性を示している。