日厂商村田制作所开发出直流无线供电技术

    村田制作所开发出了可大幅提高整个系统电力传输效率（以下称电力效率）的无线供电技术。由直流电源经无线区间到达负载的电力效率比原来的技术提高了20～30个百分点。例如，从直流电源将功率约为75W的直流电供应到几十cm远的负载时，最高能以70％以上的电力效率传输。

用来验证“直流共振方式”的试制系统。在线圈间传输电力，点亮LED。

    以前的系统进行无线供电时使用的是高频交流电，在将直流电转换成高频交流电时会损失很大一部分电力，因此整个系统的电力效率只有15～30％左右。村田制作所设想将直流无线供电技术应用于小型电子电路、便携终端乃至EV等大功率用途。

    村田制作所将此次开发的技术称为“直流共振方式”。通过相对线圈间的电磁共振来供电的概念与其他厂商提出的方法相近。不同之处在于不使用高频交流源，而直接由直流电压传输电力。原来的方式一般要先将电力源转换成高频交流源，然后供给线圈。此时，转换成高频交流电时的电力损失较大。另外，共振电路匹配用整合电路的电力损失也很大。村田制作所此次提出的方式采用直流电压开关技术，直接形成随着共振频率变化的电磁场，从而使供电电路和受电电路耦合。开关频率为10MHz左右。

    这样一来，就不再需要高频交流转换电路和整合电路部分，因此可以大幅提高整个系统的电力效率。但在该技术中，作为开关元件的、要求支持一定电力且能快速工作的FET必不可少。此次，村田制作所之所以能够实现这一系统，是因为GaN半导体等用作开关元件的功率半导体性能提高，达到了实用水平。

    负责此次开发的是村田制作所技术与业务开发本部的细谷达也（同志社大学研究生院客座教授）。细谷指出，与美国麻省理工学院（MIT）2007年公布的磁共振方式无线供电技术相比，使用此次开发的技术可降低整个系统的电力损失。他介绍说：“采用MIT当时的方法，投入400W电力，传输2m之后，直接以高频交流电点亮60W的灯泡。而使用我们的技术，投入400W电力，系统效率为70％，可向负载供应280W左右的直流电。不过，因为必须要符合日本《电波防护准则》等法规，利用无线传输的电力有限制，传输距离也受限。按目前的规定，只能传输至几十cm远。现在的问题是要放宽这些限制。”

    细谷试制的系统之一是开关元件使用常闭型GaN FET、共振电容器使用村田制作所的中高压积层陶瓷电容器的系统。将线径为1mm、半径为5cm的环形线圈相对设置，以8.2MHz的开关频率、50Ω负载进行了实验。输入电压为60V、最大传输电力为74.9W时，整个系统的电力效率为73.3％。

    关于此次的研究成果，细谷已在2012年11月8日举行的电子信息通信学会（与电子通信能源技术研究会和无线电力传输研究会共同举办的研究会）上发表了题为“ZVS（Zero Voltage Switching，零电压开关）共振型无线供电”的特别演讲。该公司今后的目标是，以此次开发的技术为基础，实现高效无线供电系统的商品化与实用化。<