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 study is to combine magnetic resonance with high-frequency power supply (WPT) and to reduce the leakage of high-frequency current in the next generation of semiconductors. Large power WPT machine leakage electromagnetic field, the province to determine the value of the regulation within the suppression of the problem WPT is a kind of rectangular wave voltage generator. This paper proposes a method for reducing leakage electromagnetic field in GaN power plant, and develops a technology for realizing miniaturization and quantization of power plant. In 2022, the design and production of GaN equipment using power transmission technology will be completed. The operation confirmation of the small electric power of 100W level is completed. The design and production of the actuator are completed. The goal is to complete the evaluation of power transmission for large power plants, improve the status of power transmission, and implement the evaluation of power transmission for more than 1kW in the first half of 2023. The cooling performance of the power supply is very high, and the frequency of the power supply is low. The results of the research are scheduled for submission to international conferences.

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