在這種情況下,我們選擇了逆向思維。也就是說(shuō),考慮的并不是延長(zhǎng)傳輸距離,而是如何縮短距離。我們把目光投向了汽車中距離路面最近的“輪胎”。輪胎一直接地,與道路面之間沒(méi)有空隙。我們進(jìn)行了一個(gè)假設(shè):如果巧妙地利用輪胎,就能高效地傳輸電力。
而且,能量傳輸介質(zhì)方面,我們想到了使用電場(chǎng)而不是磁場(chǎng)的方式。電場(chǎng)耦合按照電容器的原理來(lái)發(fā)揮作用,因此用兩塊電極板就能輕松構(gòu)成。與采用銅線線圈和磁性體的磁場(chǎng)共振方式相比,可以大幅降低為道路埋入行駛中供電系統(tǒng)的建設(shè)成本。
——以采用小型模型的原理驗(yàn)證為開(kāi)端,這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步,2014年甚至在展會(huì)“CEATEC2014”上運(yùn)用該技術(shù)驅(qū)動(dòng)了單人電動(dòng)助行車。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的難題是什么?
大平:開(kāi)發(fā)過(guò)程中的難題是確立設(shè)計(jì)。關(guān)于磁場(chǎng)共振方式,MIT于2007年在學(xué)術(shù)雜志《Science》上發(fā)表了基本設(shè)計(jì)。而電場(chǎng)耦合方式的設(shè)計(jì)并未確立,我們是在摸著石頭過(guò)河的狀態(tài)下開(kāi)始研發(fā)的。
我們運(yùn)用在無(wú)線通信研究方面長(zhǎng)期積累的高頻電路理論,成功導(dǎo)出了支配耦合器電力效率的kQ乘積(k:耦合系數(shù),Q:品質(zhì)因數(shù))的一般化公式。這樣一來(lái),即便是屬于絕緣體的橡膠輪胎,也能以高效率進(jìn)行無(wú)線供電,讓電動(dòng)助行車能夠載人行駛。
開(kāi)發(fā)中的另一個(gè)難題是從日本總務(wù)省得到的高頻率使用許可。要使用高頻率,必須遵守總務(wù)省制定的電磁場(chǎng)人體防護(hù)規(guī)定。我們與大成建設(shè)公司反復(fù)進(jìn)行共同實(shí)驗(yàn),通過(guò)改進(jìn)電化道路的構(gòu)造,達(dá)到了該規(guī)定的要求。由此獲得了可在日本全境的任何地方使用電動(dòng)助行車動(dòng)態(tài)展示系統(tǒng)的許可。
——請(qǐng)介紹一下最近的開(kāi)發(fā)成果和今后的使用推廣前景。
大平:我們?cè)诖髮W(xué)里的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了全長(zhǎng)約20m的環(huán)形道,讓CEATEC2014上展示的單座電動(dòng)助行車在載人狀態(tài)下成功進(jìn)行了連續(xù)行駛。而且,還成功實(shí)施了以單座電動(dòng)汽車(EV)“COMS”(由豐田車體生產(chǎn))為原型的試制車的頭燈亮燈測(cè)試。
以“COMS”為原型的試制車頭燈亮燈測(cè)試成功
今后的目標(biāo)是與大成建設(shè)共同在大學(xué)校園內(nèi)建設(shè)電化道路,讓單座EV以40km的時(shí)速行駛。我們打算2015年內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
——打算何時(shí)讓這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化,設(shè)想用于什么用途?
大平:設(shè)想最初在建筑物內(nèi)使用該技術(shù),比如工廠內(nèi)的無(wú)人搬運(yùn)車等。技術(shù)方面有望在2年左右(2017年前后)的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。戶外用途因需要確認(rèn)天氣等的影響,估計(jì)需要的時(shí)間稍長(zhǎng)一些。