Study on Leakage Electromagnetic Field Reduction of Wireless Power Transfer for Electric Vehicles Using GaN-Inverter

使用 GaN 逆变器减少电动汽车无线电力传输泄漏电磁场的研究

• 批准号: 22K14234
• 负责人: 永井 栄寿
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14234/
• 关键词: ワイヤレス給電; GaNインバータ; 漏洩電磁界; 高速スイッチング

本研究の目的は磁界共振結合を用いた大電力ワイヤレス給電（WPT）において次世代半導体として注目されているGaNデバイスを用いたインバータによる能動的な高速スイッチングにより低次高調波電流起因の漏洩電磁界を低減することである。大電力のWPT機器は漏洩電磁界を総務省が定める規制値以内に抑えることが求められている。従来手法のSiCインバータの矩形波電圧出力を用いたWPTには受動素子を用いたフィルタを挿入することにより対策がされてきたが、大電力化に伴い、フィルタが大型化することが課題である。本研究ではGaNインバータを用いた能動的な高速スイッチングにより、フィルタを用いずに漏洩電磁界を低減する手法を提案し、電動モビリティのWPT設備の小型・軽量化を実現する技術を創出する。2022年度は、本研究で使用するkWクラスの電力伝送が可能なGaNインバータの設計・製作が完了している。また、製作したインバータを用いて100W程度の小電力での動作確認が完了している。また、従来手法として比較評価する受動素子を用いたフィルタの設計・製作が完了している。目標としていた大電力での電力伝送評価は完了しておらず、進捗状況はやや遅れているが、2023年度前半に1kW以上の電力伝送実験による評価を実施する予定である。電力を上げる際に、ヒートシンクの冷却性能が十分であるか評価も行い、不十分な場合はスイッチング周波数を下げるなどの対策を実施する。得られた研究成果は国際会議論文へ投稿を予定している。

The purpose of this research is to combine magnetic field resonance with high power supply (WPT) and focus on next-generation semiconductors and GaN.バイスを Use the いたインバータによる movable high-speed スイッチングにThe leakage electromagnetic field caused by the low-order high-modulation wave current is low and low. The leakage electromagnetic field of large electric power WPT equipment must be within the regulatory value set by the Ministry of Home Affairs. The method used is SiC rectangular wave electric power output, WPT passive element, and いたフィルタを insertion. The project of entering into the project of large-scale electric power generation and large-scale power generation. In this study, the high-speed GaN スイッチングにより and the フィルタを used いずに leakage electromagnetic devices that can move We propose a method of minimizing the world and create a small and quantitative electric WPT equipment. In fiscal year 2022, the design and production of GaN's kW electric power system using the kW power supply system has been completed in 2022. The production process is completed with a small electric power of about 100W. Comparative evaluation of また, 従来technique and として価する Subjected to Motoko を Use いたフィルタの Design and production of している. Target としていた大电での电伝Submit review価は Finished しておらず、Enter 捗 Status はやや遅れているが. In the first half of 2023, the electricity supply of 1kW or more will be delivered to the electricity supplier. Electric power is high, and cooling performance is very good. , not very rare occasion はスイッチングcyclic wave number を下げるなどの対 Ce を実 Shi する. The results of his research have been submitted to international conferences and his submission is scheduled to be finalized.

项目成果

Reduction of Magnetic Field by Low-order Harmonics in Magnetic Resonant Wireless Power Transfer System Using High-frequency Switching

使用高频开关的磁共振无线电力传输系统中通过低次谐波减少磁场

• DOI: 10.1541/ieejias.142.385
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEJ Transactions on Industry Applications
• 作者: Nagai Sakahisa;Fujita Toshiyuki;Sumiya Hayato;Shimizu Osamu;Fujimoto Hiroshi
• 通讯作者: Fujimoto Hiroshi