モビリティ向けワイヤレス電力伝送の現状と今後の …2018/06/27 · © 2018...

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2018.6.27

ヨコスカ×スマートモビリティ・チャレンジ展開戦略TF（第3回）

モビリティ向けワイヤレス電力伝送の現状と今後の取組について

ブロードバンドワイヤレスフォーラム WPT-WGリーダ

庄木裕樹（東芝）

資料展開TF３－５

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目次

1. ブロードバンドワイヤレスフォーラム（BWF）の概要

2. 産業競争力懇談会（ＣＯＣＮ）『ワイヤレス電力伝送（WPT）の普及インフラシステム』プロジェクト概要

3. SIP第2期におけるWPTの取り組みについて


1. ブロードバンドワイヤレスフォーラム（BWF）の概要


ワイヤレス電力伝送WG（WPT-WG）活動内容

今後の実用化が期待されるワイヤレス電力伝送技術に関して、利用シーン毎に分類し、その機能・仕様、実用化時期などを考慮し、次の課題解決に向けた検討を行う①技術開発の促進（電磁誘導、磁界結合（共振）、電界結合、マイクロ波電力伝送など）②電波法など法令上の利用環境・利用条件の整備③人体防護指針やイミュニティのための条件の検討④標準規格化活動の推進

活動目的

WPT-WG参加企業利用イメージ例

家庭内機器から電力インフラシステムまで視野に IHI、アドバンテスト、イー・クロス・エイチ、インテル、営電、NTTドコモ、大谷隆児（京都大学）、大平孝（豊橋技術科学大学教授）、Ossia Inc.、オムロン、オムロンオートモー

ティブエレクトロニクス、キヤノン、クアルコムジャパン、KDDI、坂井尚貴（豊橋技術科学大学准教授）、篠田裕之（東

京大学教授）、シャープ、情報通信研究機構、新電元工業、関智弘（日本大学教授）、ソニー、大成建設、大日本印刷、ダイフク、タムラ製作所、TDK、テュフラインラントジャパン、

テレコムエンジニアリングセンター、電気興業、デンソー、電波産業会、東芝、凸版印刷、トヨタIT開発センター、トヨタ自動車、、成末義哲（東京大学）、日産自動車、日本電気、

日本ケーブルラボ、日本無線、パナソニック、パワーアシストテクノロジー、ビー・アンド・プラス、日置電機、日立製作所、富士通、古河電気工業、本田技術研究所、水野紘一（名古屋大学）、三菱電機、三菱電機エンジニアリング、ミツミ電機、村田製作所、矢崎総業、UL Japan、他３者

合計57者（2018年４月１日時点）


ワイヤレス電力伝送WG（WPT-WG）組織

標準開発部会

植込み型医療機器に関するSWG

EMC対応SWG

共存検討SWG（休会中）

リーダ：庄木（東芝）

暫定リーダ：庄木

リーダ：大西（NTTドコモ）

リーダ：久保田（TELEC）

・実用化、国際協調、標準化など実用化のために必要な活動を実施・標準規格化の技術・対象毎にタスクグループ（TG）を構成

・WPT機器から植込み型医療機器への影響について検討

・CISPRなどEMC規制関係の国際標準化に向けた活動を実施

・実用化のために必要な共存検討をBWF内で実施（実用化検討のタイミングでSWGを再構築予定）

ワイヤレス電力伝送WG（WPT-WG）

ﾌﾞﾛｰﾄﾞﾊﾞﾝﾄﾞ･ﾜｲﾔﾚｽ･ﾌｫｰﾗﾑ（BWF）

YRP研究開発推進協会 YRP研究開発推進協会の活動の中で、WPTの実用化に向けた標準化等の検討を、業界団体として実施


標準開発部会／TG体制タスクグループ

名称対象規格または技術活動内容

TG1 モバイル機器用400kHz 帯電界結合WPTシステム

【対象規格】ARIB STD-T113 V1.1 第1編標準規格の維持・改定

規格改定のための関係省庁との調整を含む

TG2 モバイル機器用6.78

MHz 帯磁界結合WPT

システム


TG3 モバイル機器用マイクロ波帯表面電磁界結合WPTシステム


規格改定のための関係省庁との調整を含む

TG4 EV及びPHEV向け磁界結合WPTシステム

【対象技術】79-90 kHz, 3.3-7.7kWクラス磁界結合WPT技術。【対象規格】IEC 61980/ ISO 19363/ SAE J2954

標準規格案策定

TG5 産機用/大電力EV用85kHz帯磁界結合WPT

システム

【対象技術】79-90kHz； (1)7.7kW以下（EV用以外)、(2)7.7kW-20kW（EV用)、(3)50kW-100kW

（バス・トラック等高出力EV用）の3カテゴリー対象の磁界結合WPT技術。

実用化と標準化の検討

TG6 マイクロ波帯空間型WPTシステム

【対象技術】マイクロ波帯空間型WPT方式;

915MHz帯, 2.45GHz帯, 5.8GHz帯;

5W/10W/50W(アプリ1)、100W(アプリ2); 送電距離：最大数10m(アプリ1),

最大1m(アプリ2); 制御方式：複数受電器への同時電力伝送(アプリ1)、Point-to-point(アプリ2)


TG7 LF帯磁界結合方式WPT技術

【対象技術】100-205 kHz, モバイル機器・家電機器用100Wクラス磁界結合WPT技術。


TG4、TG5の中で、電動モビリティ用WPTシステムを業界横断的に検討


EV用WPTシステムのイメージ

※引用元：産業競争力懇談会（COCN）2016年度推進テーマ「ワイヤレス電力伝送の普及インフラシステム」最終報告書http://www.cocn.jp/thema90-L.pdf

2016年３月、EV用WPTシステムを高周波利用設備／型式指定設備とする改正総

務省令が公布・施行（BWFも本改正検討に貢献）され、商用化が可能に。


２. 産業競争力懇談会（ＣＯＣＮ）『ワイヤレス電力伝送（WPT）の普及インフラシステム』

プロジェクト概要


プロジェクトの背景

・WPTの適用範囲は広く、未来社会への大きな貢献が期待される・WPT技術の実用化に向けた研究開発、制度化、標準規格化などの取り組みにおいて、現在、我が国は世界的に見て上位のポジション

・国際競争力の維持・強化のために、普及促進を進めることが必須・それには、WPT用充電インフラシステムの広い範囲での普及がポイント

プロジェクトの目的◆WPTインフラシステムの実用化・事業化促進のため、そのシステムコンセプトを明確化し、ビジネスモデルを提案し、その実現のための課題と解決策を検討する。

◆有線系充電システムとの協調・整合を意識し、一般のEV／PHEVのみならず、パーソナルモビリティ（マイクロEV、電動バイク、福祉用電動カートなど）、ロボット、流通、工場内搬送装置などへの展開、新規ビジネスを作り上げる。

(1) プロジェクト目的、産業競争力強化上の効果

プロジェクト体制◆リーダーおよび事務局： (株)東芝◆参加メンバー：（東芝を含め25者）IHI、清水建設、住友電気工業、大日本印刷、ダイフク、TDK、東京電力ホールディングス、東芝デベロップメントエンジニアリング、トヨタ自動車、長野日本無線、日産自動車、日本電気、パナソニック、日立製作所、富士通研究所、富士電機、古河電気工業、三菱自動車工業、三菱電機、矢崎総業、産総研、京都大学、早稲田大学、電動車両用電力供給システム協議(EVPOSSA)

◆オブザーバ：経済産業省製造産業局自動車課

◆プロジェクト実施年度：2015年度・2016年度


ワイヤレス電力伝送（WPT）による社会への貢献

世界一環境に優しく、世界一安全・安心で、高齢者が世界一元気になるスマートモビリティ社会の実現にワイヤレス電力伝送（WPT）が不可欠

自宅近くをチョコチョコ動き回るEV、パーソナルモビリティ（マイクロEV、電動バイク、電動カートなど）の活用

近未来像（2020年頃）

流通業界、駐車場業界などへの活用

中期未来像（2020年過ぎ～2030年頃）

自動走行運転とWPTの連携（希望時間にEVが来て、目的地へ連れて行ってくれて、EVは勝手に帰っていく）

余剰電力をEVへ、緊急時や非常時に電源供給

ドローンやロボットへも活用し、流通業界、商用施設などにサービス革命

WPT利用により意識せずに安全に充電

WPT利用により手間、コスト低減など

本プロジェクトでは、EV普及の現状などを考慮して、早期の実用化が期待できるパーソナル・モビリティや産業機器用途に特化


(2) プロジェクト検討結果の内容と提言のポイント

11

課題に対する論点整理と各論点に対する方向性


ビジネスモデル選定のポイントWPTと有線充電の比較

ワイヤレス充電

送電電力普通充電対応

（3kW、7kWクラス）普通充電（3kWクラス）普通充電（3kWクラス）急速充電（10kW～50kW）

伝送距離 10cm～30cmプライベート（戸建住宅・マンション、ビル、屋外駐車場

等）〇〇〇 △

パブリック（カーディーラー、コンビニ、病院、商業施設、

時間貸し駐車場等）〇〇〇〇

設置方法コンセントからコンセントからポール型普通充電器急速充電器工事方法家庭用電源から接続家庭用電源から接続ポール設置（+工事）が必要電源工事が必要

コスト（工事費込み） 30万円／基数千円程度＋α （工事費）／基数十万円＋α （工事費）／基100万円以上＋α （工事費）／

基基礎充電（定常的に駐車す

る場所での充電）〇〇〇〇

経路充電（高速道路の途中などでの充電）

△ △ △ ◎

目的地充電（観光地、ショッピングセンターなどでの充

電）〇〇〇〇

チョコチョコ充電（観光地、宅配車両、郵便車両などが一日に何回も短時間に充電）

◎ △ △×（ただし、ＥＶバスやトラムに

限っては有効）

EVバス／トラムなど △ △ △ ◎一般EV/PHEV 〇〇〇 ◎マイクロEV ◎ ◎ ◎ ×（対応していない？）

電動バイク、電動アシスト自転車

◎ ◎ 〇 ×（対応していない？）

電動カートなどの福祉用の車両

◎ ◎ 〇 ×（対応していない？）

20kWhクラス（一般EV）約3～6時間約6時間約6時間約20分～2時間10kWhクラス（マイクロEV等）約1.5時間～3時間約3時間約3時間1kWh（電動バイク等）約10分～20分約20分約20分

20kWhクラスで100km走行（一般EV）

約1.4km～2.8km 約1.4km 約1.4km 約4.2km～50km

10kWhクラスで100km走行（マイクロEV等）

約2.8km～5.6km 約2.8km 約2.8km

1kWhクラスで40km走行（電動バイク等）

約10km～20km 約10km 約10km

対象とするモビリティ

使い勝手（充電に必要な時間）

使い勝手（5分間の充電での走行

距離）

有線充電

技術仕様・性能

設置場所

送電装置

利用シーン


実証実験の延長戦上にあるビジネスモデルの明確化（論点①、②）

駐車場・駐輪場等での充電サービス

パーソナルモビリティ等レンタルサービス

コンビニ向け

サービス

WPTインフラWPT充電装置設置場所：提携駐車場（レンタル、カーシェア事業者含む）、駅、病院、自治体建物、大型店舗、レストラン、コンビニ、大型ビル、大型店舗・ショッピングモール内、物流事業者施設、バス事業者施設など

カーシェア・カーレンタル

◆WPT充電装置はカーシェア等事業者所有の駐車場などに

◆カーシェア等のユーザはどこでも充電◆WPT利用料金は、事業者から徴収

自治体等向け駐車・駐輪等サービス

◆WPT充電装置はIoTカート待機場所に設置

◆夜間/チョコチョコ充電により，終日稼働状態を維持する

◆WPT利用料金は，事業者から徴収

IoTカートとしての応用

産業用AGV・建機向け応用

◆共用インフラを、ファシリティマネジメント企業、テナント企業、清掃企業、各種工事企業が共同利用

◆夜間/チョコチョコ充電により，終日稼働状態を維持する

◆WPT利用料金は，事業者から徴収

◆個人利用

◆自治体サービスなど

実証実験テーマ


EV、マイクロEV、電動バイク、IoTカート等を購入

収入支出（ハード費用・工事費、電気代、メンテ代、保険必要等）

レンタル用モビリティ、IoTカート、AGV、建機などの製造メーカ

駐車場持ち主（大型店舗、コンビニ、テーマパーク、駅、病院、自治体、

駐車場事業主など）

WPT送電器製造メーカ

WPTシステム製造メーカ

メンテナンス・保険

WPT

インフラシステム構築

WPT

サービス運営

直接利用の個人ユーザ

（継続利用／都度利用）

支払

充電場所を借用

借用料、電気代支払

WPT送電器を購入

支払

認証通信を含めたWPT

制御システムを構築

支払

メンテ・保険

メンテ・保険料等支払

カーシェア、駐車場、商業施設、生産流通、ファシリティマネジメント会社、リース会社等の事業者

利用料金支払

合同会社、合資会社等（=協調による実施体制）

WPTインフラの利用（利用カード等の発行）

利用料金支払

WPTインフラの利用

（利用チケット等の発行）

事業者所有の駐車場

WPT送電器を設置

間接利用の個人ユーザ利用料金

支払

WPTインフラ、カーシェア、IoTカート等の利用

事業者所有の施設

WPTインフラ普及の枠組み案（論点④）

WPT受電器製造メーカ

WPT受電器を購入

支払

テナント、清掃会社、工事会社などの事業者ユーザ

（継続利用／都度利用）

利用料金支払

WPT

インフラの利用

AGV、建機などの製造メーカ

支払

WPTインフラの利用


実証実験案（論点⑤）

①IoTカート用WPTシステムの開発

IoTカートの現場適用やビジネス創出に向けて

IoT機器類の電源管理におけるWPTシステムの

必要性や安全性を検証。更に、IoTカートの利便

性やビジネスモデルの妥当性を検証。

②産業用電動車両・建機用WPTの実証実験

製造工場や建設現場などの効率化のために、

AGV・高所作業車など充電池を搭載する

産業用電動車両へのワイヤレス充電化実験を実施。

③EVカーシェアリングにおけるWPTシステムの実証

カーシェアリング事業を通じて、WPTの

利便性や安全性の検証、多数台設置を想定

したエネルギーマネジメント、ビジネス

モデルの妥当性検証を実施。

横浜アイマークプレイスでのV2B実証の様子


3. SIP第2期における

WPTの取り組みについて


◆戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）について・内閣府総合科学技術・イノベーション会議が創設して実施。・府省の枠や旧来の分野の枠を超えたマネジメントに主導的な役割を果たすことを通じて、科学技術イノベーションを実現するために新たに創設するプログラム。（http://www8.cao.go.jp/cstp/gaiyo/sip/）

◆SIP第2期について・今年度（2017年度）補正予算にてスタート、5年間計画。・SIP第2期の12の課題とPD（プログラムディレクター）が決定済み。・WPT担当のサブPDは㈱東芝・課題「脱炭素社会実現のためのエネルギーシステム」の中に、

①ワイヤレス電力伝送システム（WPT）②革新的炭素資源高度利用③ユニバーサルスマートパワーモジュール④エネルギーマネジメント

◆今後の予定6/15～7/8 パブリックコメント期間7月下旬研究開発計画の最終決定 ⇒ 公募（8月末まで1ヶ月間）9月下旬～10月中旬面接選考11月上旬研究開始

SIP第2期について

http://www8.cao.go.jp/cstp/gaiyo/sip/


１．WPT基盤技術開発

2．屋内給電WPT 3．EV用走行中給電WPT 4．屋外給電WPT

要素技術

アプリ（実証実験）

WPTにおける研究開発課題


目標・狙い（１）

◆Society 5.0に向けて電力消費ニーズが多様化するSociety 5.0におけるエネルギーネットワーク構築に不可欠な遠距離・高効率・大電力で安全なワイヤレス電力伝送を用いたエネルギーマネジメントを世界で初めて可能にし、様々なものがIoT機器となり、電力消費ニーズが多様化するSociety 5.0において不可欠な技術システムを確立。

◆社会面の目標・2030年に、約1.6兆円の市場効果（2030年に普及しているEVの20％がワイヤレス充電を実施、全国の道路・ダム・河川管理にドローン導入、センサー・情報機器等の一部に導入）及び約1.6兆円のコスト削減効果（EVの機械式駐車場収容台数の一部をワイヤレス充電に代替）を目指す。

・約2400万トンのCO2削減効果（ＥＶ普及等による削減、全国の長大橋梁の10％がドローン等を活用した整備や点検に置き換わった場合、センサー・情報機器等の電池交換に係る作業のエネルギー削減）が見込む。

◆産業的目標WPTシステムをドローンやセンサー、自動車等に実装することで、建設、ものづくり、物流等の現場の生産性の抜本的向上に貢献。


目標・狙い（２）

◆技術的目標・研究開発成果に基づき、産学官が参画するコンソーシアムや自治体等と連携しつつ、技術規格の策定や国際標準化に向けた取組を実施する。

・EV走行中給電では時速60km・給電効率90％を目指す。・屋外給電では伝送距離10m・受電効率70％を目指す。・屋内給電では人体及び他の無線システムのある環境において安全に最大20W

送電可能な時間率50％以上を目標とする。・EV走行中給電においては、将来的に一般道路に導入するとした場合に、設置の場所（どこに設置すべきか）、割合（道路全体の何割に設置すべきか）、状態（埋没の深さ等）について、ワイヤレスインフラ全体の効率性、経済性を最大化する方法について、早期に検討を行い定量的な絵姿を示す。

◆制度面での目標研究開発成果に基づき、産学官が参画するコンソーシアムや自治体等と連携しつつ、技術規格の策定や国際標準化に向けた取組を実施。

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