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

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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。