電極部分的溫度不會上升 - 電場耦合式無線供電系統：輕松實現無線充電！

　　第三點是電極部分的溫度不會上升，這也是很重要的特點（圖8）。村田制作所在與客戶討論的過程中，經常談及熱對策的重要性。由于溫度不會上升，因此能夠將電極部分接近容易受熱劣化的電池組來配置。

　　圖8：電極部分的溫度不會上升

　　由于電極部分不會發(fā)熱，因此即使靠近電池組來配置，電池受熱劣化的可能性也很低。

　　至于電極部分緣何不發(fā)熱的原因如圖5所示，這與提高電壓有很大關系。由于將電壓提高到了1.5kV左右，電極部分流過的電流只有數mA左右，因此在原理上抑制了發(fā)熱的致因。

　　當然，送電模塊及受電模塊由于配備有電源電路，電源電路的電力損失會變成熱，因此仍會發(fā)生10～20℃左右的熱量（圖9）。不過，這一點在設計階段即可采取對策，比如將送電模塊及受電模塊遠離電池組來配置。（未完待續(xù)，特約撰稿人：家木英治，村田制作所技術事業(yè)開發(fā)本部本部長，鄉(xiāng)間真治，村田制作所技術事業(yè)開發(fā)本部 應用技術商品部 商品企劃課 股長）

　　圖9：受電部分的發(fā)熱可通過設計采取對策

　　受電模塊會因降壓電路及DC-DC轉換器等發(fā)生電力損失而產生熱量。不過，可采取遠離電池組或配置在容易散熱之處等對策。

　　三個新課題

　　利用這些特點，電場耦合方式今后將被逐漸嵌入機器中。屆時技術上將有三個觀點變得尤為重要：①無線干擾對策、②安全對策、③向多臺機器供電。

　　首先是①無線干擾特性的對策。這方面需要與人體及其他機器所受影響有關的多種標準取得統一。村田制作所不久將開始量產的輸出功率為10W的送電模塊及受電模塊將符合“ICNIRP”及“CISPR 22”等相關標準（表1）。圖10列出了與無線干擾標準“CISPR 22 Class B”相關的檢測結果。結果表明，噪聲端子電壓及輻射噪聲均達到了標準。

　　圖10：無線干擾特性在標準值以下

　　圖中列出了無線傳輸10W電力時符合無線干擾國際標準“CISPR 22”的情況。無線干擾的數值均在標準值以下。

　　在設計供電臺時村田制作所也采取了相應手段。其要點在于配置了active electrode和passive electrode兩組電極。其中，active electrode會產生極高的電場。而passive electrode則起到了接地作用，以包圍active electrode的形式來配置。

　　如此配置是為了對送電模塊及開關等形成屏蔽予以保護，并防止active electrode產生的高電場向外部逃逸。遵循這一思想來設計的話，不僅可以充分符合法制規(guī)定，還可防止給人體及周圍機器帶來影響。

　　必須采取絕緣對策

　　接下來是②安全對策。電場耦合方式正如以前多次說過的一樣使用的是高電壓。因此村田制作所本身也在竭力推進安全對策方面的開發(fā)。

　　首先必須要使電極部分絕緣。為了消除人接觸后漏電的可能性，電極部分采取了必須絕緣的措施。僅此一項，就使安全性得到了大幅提高。

　　而且還配備了機器未放在供電臺上時以及充滿電時停止電力傳輸的控制功能。此外，還配備了軟件處理功能，當發(fā)生人體接近或金屬異物掉入等異常情況時，就會檢測負荷變化，停止電力傳輸。

　　另外還采取了萬一漏電時也會立即停止電力傳輸，以防止機器著火或冒煙的對策。

　　可向多臺機器供電

　　最后是③對多臺機器的支持，有望利用電場耦合方式的特點來實現。這一想法位于位置自由這一特點的延長線上，也就是說，只要將多臺機器適當地放在供電臺上，即可向任何一臺機器無線供電。

　　在擴大位置自由的范圍時，可以考慮的手段有加大送電側耦合電極的方法，以及配置多個送電側耦合電極來切換的方法。不過，加大電極的方法會導致感應電場過度擴大，在符合法規(guī)及確保安全性等方面會變?yōu)閱栴}。

　　因此，要想為多臺機器供電的話，最好是在送電側準備多個電極。村田制作所已完成試制品，并在2011年1月于美國拉斯維加斯舉行的展會“2011 International CES”上首次進行了展示。當時的試制品可同時向兩部電子書終端供電。

　　供電臺配備有4個電極，僅由距受電對象即電子書終端的放置處最近的電極來供應電力（圖11）。這樣一來，只會在想要傳輸電力的部分產生電場。由于其他部分完全不會產生電場，因此即使用手觸碰或放置金屬也不會發(fā)生問題，可充分確保安全性。

　　圖11：只向需要的地方供電

　　通過切換送電用電極的開關，可只啟動與受電用電極對應的部分。還可向多臺機器供電。