ワイヤレス充電
概要
ワイヤレス充電は、より一般的にはワイヤレス給電またはワイヤレス・エネルギー伝送と呼ばれ、主流になりつつある。ワイヤレス充電は、便利で自動的な充電方法を提供することで、電子機器ユーザーの「バッテリー不安」を解消する。近い将来、ワイヤレス充電は、消費者がどこに行っても携帯電話を充電できるようにするだけでなく、ドローン、ロボット、自動車が充電ステーションに自動的にドッキングできるようになるだろう。
スタンダードの必要性
ワイヤレス充電が広く市場に普及するためには、安全性と互換性を確保するための規格が必要である。現在、ワイヤレス充電には大きく分けて2つの規格がある：
- Qi- 誘導技術
- 磁気共鳴技術- AirFuelとWitricityが主導
テクノロジー | 低周波（Qi） | 高周波（磁気共鳴） | 周波数範囲 | 80-300 kHz | 6.78 MHz / 13.56 MHz |
|---|---|---|
最大搬送距離 | 5mm | 200mm以上 |
マルチデバイス充電 | いいえ | はい、異なる出力レベルで |
空間の自由 | 低い | 高い |
パワーレンジ | 最大30W | 幅広い用途、20Wから20kW+まで |
効率性 | 限定80 | 高：最大95 |
標準的なワイヤレス電力技術： 誘導性対共振性
インダクティブ」技術と「レゾナント」技術とは何を意味するのか？両者の主な違いは以下の通りである。
密結合ソリューションである誘導技術は、Qiが使用するコンプライアンスの一種である。この技術は、低周波の共振タンク（100～205kHz）を使って、非常に短い距離（ほとんどが10mm以下）で電力を伝送する。
2009年、Qiの最初の規格は5W（「低電力」）だった。2015年には15W（「中電力」）に引き上げられた。そして今年、Qiは100W以上（「高出力」）を目指している。これらは現在テスト中であり、今年後半に展開される予定である。
もう1つのワイヤレス電力技術である共振は、疎結合ソリューションと考えられている。主にAirFuel Allianceが提唱するこの技術は、高周波の共振タンク（6.78MHz）を使って長距離（数十フィート）に電力を伝送する。共振技術は、複数のデバイスを同時に充電する能力を提供し、今後のシステムでは最大22Wの能力を持つ。また、米国のWiTricity社などでは、最大20kWの磁気共鳴技術も実現している。
今日のテクノロジーの課題
優れたユーザー体験を提供するワイヤレス充電製品の開発には課題がある。アップルが最近、1年半以上前から開発を進めていたAirPowerワイヤレス充電製品の中止を発表したニュースを例にとろう。この製品は、複数のデバイスを同時に充電しながら、空間的な自由度を提供することの複雑さが理由でキャンセルされた。大手携帯電話会社が採用している現在のQi誘導技術では、以下の課題をカバーするには不十分であることは明らかだ。
- X-Y-Z方向の空間的自由度
- 効率性
- 急速充電
- 様々な電力レベルで複数のデバイスを同時に充電する能力
- スケーラブルで相互運用可能なグローバル・インフラ
リファレンス・デザイン
- 共振技術に理想的な高周波数（6.78Mhz）での高効率送受信が可能
- システムBOMコストの低減
- システムの小型化と軽量化
- ロスによる表面熱の低減
GaN Systemsについて
GaN Systems社は、電力変換および制御アプリケーション向けの窒化ガリウム技術に特化したファブレス半導体企業である。同社は、さまざまな市場向けに窒化ガリウム・パワー・スイッチング・トランジスタを開発。同社独自のアイランド・テクノロジーは、コスト、性能、製造性といった今日の課題に対応し、他のGaN設計アプローチよりも小型で高効率なデバイスを実現している。
