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大平 孝教授の研究は「スロットレーシング」か？
- 豊橋技術科学大学の大平 孝教授が新しいコンセプトの電気自動車システムを研究しているという記事が話題となっています。
- 研究内容は無接点の充電器を道路に埋めてエネルギーを得て自動車を走らせるシステムであり、省エネ効果が期待されています。
- ただし、このシステムは専用車のみが走行可能であり、既存の自動車にとっては発熱や火災の危険があるため、一般的な道路での利用は難しいとされています。
- nyachan_japan
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ANo.1です。 論文のアブストラクトかサマリーのようなものは読んでみました。 やはりタイヤ内に設けた金属板でコンデンサを形成し、車体に RFを取り込むというコンセプトでした。 タイヤに誘起したRFは車軸を介して伝送するのではなく、タイヤの上に 非接触で設けたもうひとつの電極に、これも容量結合として伝送 する、というものです。 実際の実験では容量が約220pFくらいになり、1MHzでのパワーロスは 1dB以下（約10%以下）という性能を示したそうです。 そして、給電設備のある道路までは小さなバッテリで走ることを 考えているようです。 もし、以上の理解が正しいとすると、路面からパワーを受け取るための 条件はかなりゆるく、偶然思わぬ所にパワーが生じてしまうことは 頻繁にありえると思います。例えば、金属製の台車を押してその道路を 横切ったら相当危険です。 タイヤのゴムも電気特性よりは摩擦や耐候性を重視して作りますから ゴムのパワーロスが相当あるはずで、それが上記の1dBだったら 大きな問題になると思います。50kWのパワーを伝達するとして 5kWがタイヤで消費することになります。 両立するゴムの研究が大変でしょうね。 研究自体が無意味かどうかは、これだけでは判断しかねますが、 堪では「なるほど、すばらしい！」という研究ではないように感じます。
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- アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）
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いろんなものがダメになりそう。 車なら、まだ遮蔽があるからいいですが、バイクとかに乗っている人なんか、危険すぎじゃないですか？ 金属類を身に付けられない…
お礼
回答ありがとうございます。 私もオートバイを運転しますし、未熟さ故コケて道路にベッタリということもありますが、極めて危険な事になると考えられます。 この研究で挙げられるシステムの「ウリ」は路面に電極設置して、路面近くの金属などを対となる電極と見立て、間に絶縁物があっても、周波数を上げた交流なら電気エネルギーを渡せるよと言う事です（だから普通の５０や６０Hzぐらいなら電気コードの被覆から両端持っても感電しないはず? ）。 しかも対象が、タイヤに入っている金属ベルトで、タイヤのトレッドの厚みを考えても相当距離があり、かつ使える面積は調べたら「タイヤ一個あたりはがき１枚」です。 更に道路というぐらいだから、一般車が既存の自動車並みに十分加速できる程のパワー（これが電力換算すると結構デカい）を供給出来なきゃダメ、「まあ加速は内蔵のバッテリーにやってもらって、あくまでも本システムはバッテリーの充電用程度のパワーでいいでしょ？」なんて事は許されません。 とゆうことは、仮に全身ゴムスーツやポリエチレンでカバーして暑い思いをしてオートバイに乗ったとしても、コケて万が一両極版に体がベッタリになったら、極板である人体との接地面積は大きく、距離は近くなるので電気は流れやすくなり、かつ電子レンジ「ン１０個分」の電気が人体を流れる事になるんでしょうね。
- take0_0
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論文を読みましたが、質問者・回答者が批判されているようなものではありません。 日本語で詳しい資料、一般人が無料でアクセスできる正当な資料は見当たらなかったので、海外の記事をリンクしておきます。 No.3の方が書かれているのが正当な理解かと思います。 http://www.electricvehiclesresearch.com/articles/future-electric-vehicles-could-run-unlimited-distances-00003721.asp?sessionid=1 結果として、誘導性の結合部分（コンデンサとして働く部分、道路－タイヤ－車体側）が高インピーダンスになっていますので、意図して整合させないと高効率に電力を取り出せないため、一般車への影響は軽微にできると考えられます。 また、質問者が書かれているように接触式ではありませんので、タイヤという回転体にも親和性の高い技術です。 一見単純なので下らない思い付きに見えますが、かなり考え抜かれています。 ちなみに著者は、トヨタ中央研究所の研究員ですね。 論文を読めばわかりますが、きちんとモデル化して解析的に検討されています。 （大平先生自身が、このような地道で明快な手法を啓蒙されている方です）
お礼
回答ありがとうございます。 原理がわかれば、新聞の写真が変なところも理解できます。 写真で見る限り、木の棒で意図的に左右のホイールを絶縁させていたのは、金属シャフトだとホイールを通じてショートしちゃうからですね。 そして、このシステムのキモは「タイヤというコンデンサを通じていかに多くの電力を供給できるか」と理解しました。要は １．タイヤコンデンサのキャパシタンスを大きくする。 ２．供給する電力のパワーを上げる。 することですけど「路面を転がるタイヤ」ですから極板としての面積は限られているし、極板同士を近づけるのも限界があります（実際は金属板の上に舗装するから更にキャパシタンスは小さくなる）。 残るは「電解コンデンサみたいに驚異的な誘導体となるゴムのコンパウンド」待ち。 もっともスロットレーシングみたいに「金属板を引きずってキャパシタンスを稼ぐ」方法もありかしら？ では電圧を「ン千ボルト」にしたり周波数を「マイクロ波近く」まで上げて効率上げるか？と言えば、「人が降りたり、金属のような導電体が落ちるときもあるから、そりゃちょと…」でしょうし。 シロウト考えですが、こうゆう導路に雨が降ったり融雪剤が溶けた水がこの道路にかかると「ものすごく極板の広いコンデンサ同士の直結」になるわけで、結構ムダに電気が流れるのでは？ 要はこの研究「現時点では見込みなし」とシロウト的には見受けられます。 普通技術をマスコミに流すなら、この場合軽４のＥＶを改造して１ｍでも２ｍでも「動かして」見せます。 それが「電球光ります」ってな程度じゃ「今の所これ以上ダメです」って暗に言っているようなものです。 「５年以内に走行実験」って書いてあったけど、つまり現在は「１ミリも走行もできない」とも取れますし。 もっとも好意的に見れば、大学がマスコミ受けする話題欲しさに、現段階では人前に出すのも恥ずかしいぐらいの技術を「研究費上げてやるから」なんて「大人の事情」的にそそのかした、とも考えられます。
無線での電力供給自体は目新しいものではありません。エジソンとの電流戦争で勝利したニコラ・テスラも真剣に考えたほどです。しかし、当時の知見や技術では、とうてい敵わぬ夢でしたが。 太陽電池発電について、宇宙空間で効率よく安定して、マイクロ波で地上に電力を送信しようとする計画が検討されたこともあります。もちろん危険すぎて実現しようとする人はいませんでした。使うマイクロ波は電子レンジと同じですから、狙いが外れたら大被害です。 しかし、電線を張り巡らす必要が無い無線電力供給は、ずっと研究され続けて来ています。ネット検索で「無線 電力」といったキーワードで検索すると、ぞろぞろ出てきます。 ご質問の研究事例そのものの詳細は読めませんでしたが、道路に金属板を埋め込み、タイヤのゴムを絶縁体として、ゴムの裏に金属板を置き、これらがコンデンサとなるようにしたもののようです。 これは直流では電力供給できないので、交流（1MHｚくらいで実験した模様）回路を構成して、電力供給を行ったようです。その為、左右のタイヤには交流として逆の電圧がかかるようにして、コンデンサに交流で電荷が常に溜まるようにし、それで電流を流して、モーターを動かしたようですね。 その無線電力供給システムの目新しい点は、そういう既存とも言える方法論ではなく、バッテリの充電を介することなしに、直接にモーターを駆動できる高効率の電力供給にあるようです。 危険性については具体的には分かりませんでしたが、道路上で意図しないコンデンサ状態になってしまうと、危険であることは間違いないと思われます。高電圧の金属板むき出しよりはましでしょうけど。
お礼
回答ありがとうございます。 私もどうゆう原理なのか気になって調べましたら、以下のサイトがわかりやすかったです。 http://techon.nikkeibp.co.jp/article/FEATURE/20110922/198498/?ST=print スチールベルトがループ状だったので、コンデンサと言われてもピンとこなかったのですが、タイヤの路面との接地面（名刺何枚分？）のベルトを極板と見立て、その間のゴムを誘電体としたコンデンサとゆうわけですね。 だから要は普通の交流回路で、このあたりはまさに「コロンブスの卵」です。 あとはスチールベルトとホイールを電気的に接続すればモータなりバッテリに通電できるということですね。
- sailor
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詳しい論文を読んだわｋではありませんので、あくまで推測の域を出ませんが、高周波を使うところに鍵がありそうですね。 たとえば、身近にあるものでもＩＨ調理器などは高周波を利用したものですが、電磁波を出すコイルからある程度離れてしまうと殆ど（市販品では安全装置で有る程度はなれると電磁波をとめるようになっていますが、これがなくてもという仮定で）電磁誘導による渦電流は発生しなくなるでしょう。特殊なタイヤ（もしくはホイール内部の機器も含むかも）とペアでの運用であるとするならば、電磁波の放出をする側に高い指向性をもたせるなどすれば、通常の車両が上を通っても問題になることはないでしょう。わずか電磁波は自動車各部の金属部分に到達する可能性はあるでしょうが、吸収されるのはごく一部のうちのさらにごく一部で、殆どは反射されるということでしょう。 たとえば、テレビやラジオ・電話などの電波も電磁波ですが、それぞれのアンテナによって共振周波数が決まっていて、その周波数以外の電磁波は殆ど吸収されず反射されてしまいます。この特性と発信もとの路面の側の構造をうまく作れば、反射されたものは路面側に吸収されますし、不要な部分への電磁波の放射も十分に低く抑えられるでしょう。 ＴＶでみた実験の画面では単純な金属板を使用していましたが、実用に当たっては当然ながらよりロスのない形状などのものになるでしょうし、当然そのあたりの研究もしているはずです。まぁ、そんなことＴＶなどの記者さんたちに話しても理解などできないでしょうし、実際に取材している連中をみてわかるとおり電球がついただけで驚いている程度ですからね。もし少しでも電磁気学に造詣の有る記者がいたのであれば、そういった質問も出てくるでしょう。ちょっと前まで電磁波は棄権だなどという記事を書きまくってた新聞・雑誌・ＴＶの記者が誰一人そんな質問をしていないのは、電磁波とは何かの理解すらできていない連中だということですからね。従ってド素人以下の連中のリポートでは中身は全くわからないということですね。 まぁ、研究室の行う研究ですから学外にも研究成果の発表などがあるかと思いますので、評価はそれを見てからの話でしょう。
お礼
回答ありがとうございます。 電極にタイヤを置いたら電球が点灯した…って、ちゃんとした大学の教授が「理科離れの小学生相手に興味を引かせる実験」やってもねえ。 でもこのシステムが根本的におかしいと思うのは、百歩譲ってこのシステムが実用化できたとして「このシステム用の車を自宅から専用道路までどうやって牽引するの？」です。 コンセプト上専用車は専用道路からごく近い距離しか自走で移動できません。バッテリーレスなら移動すらできません。自走できるほどのバッテリーなり燃料エンジンを積むのなら、そもそもこのシステムは必要ありません。 ではこのシステムのために日本中の道路を掘り起こして装置を埋め込む？あまりにもナンセンスです。 つまりこのシステムは既存の乗用車からの置換えにはならない、強いて使えるとすれば、ルートが変わらない「路線バス」ぐらいしか使えないと思われます。でもこれなら「トロリーバス」とか既存の技術を使ったほうがよほど良いです。 正直言ってこの研究、シロウト的なツッコミ所満載で、開発としてのセンスが感じられません。
- tance
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ちゃんと論文を読んでいないので新聞からの情報だけで判断すると、タイヤに仕掛けがあるようです。 もともと非接触で電力を送るシステムなので、電力の受け側に仕様どおりの仕掛けがないと電力は 取り込めません。取り込めない時にその電力はどこへ行くかというと、おそらく反射により電源へ 戻ります。 以上は、通常の高周波電磁界で電力を送る場合の話しです。 なので、わざわざ「しかけ」のあるタイヤを装着し、そこからの電力を受け取る回路を持った車だけが 電力を受電できるものと思われます。その条件を満たさない車は強力な電磁波にさらされますが よほどの偶然が重ならない限り、電力を無駄に消費するといった危険なことにはならないはずです。 それより、強力な電磁波が町中にばらまかれることの対策をどうやるのでしょうか。 電子機器には不要輻射を抑制する規制があります。（日本では自主規制）これにはどうやって 対応するのでしょう。 それより電波法に抵触せずにやれるのでしょうか。（2.45GHzなどでも全く無規制ではありません） また、電気料金はどうやって払うのでしょう。道路にその仕掛けを持った何かを置いておくだけで 電気が無料で手に入るなんて、どうやって運用するのでしょう。 資金面は別としても、本当に実用化なんてできるのでしょうか。
お礼
回答ありがとうございます。 今一度新聞や、大学のHPを見る限り、特別なタイヤとは謳っておらず、普通のスチールラジアルタイヤだと考えられます。 電気に疎い私ですが、多分このタイヤに使われているスチールベルトをむき出しにしてホイールと接続させ、電力を取り出していると考えられます。 つまり通常の状態では、電力発生部位はほぼ絶縁体であるゴムに囲まれていて、電流は無視できるので普通の車は安心なんだと、ひとり合点してしまいました。 でもこの程度のことなら、ちょっとした改造で普通の自動車でも楽に「盗電」できますね。
お礼
回答ありがとうございます。 タイヤ上に非接触で伝達…自動車のタイヤハウスを覗けば解る通り、泥などの外的要因が多いところで伝達させるなんて研究者は自動車知ってるの？とゆうツッコミは別として、当初の疑問は解決しました。改めてありがとうございます。 コンデンサとしての容量や実験での周波数も教えていただいたので、シロウト計算してみました。この場合のリアクタンスはXc=1/2πfcから約７２０Ω？ つまり途中でこれだけの抵抗をカマした上で、既存の普通車程度のパワーの５０ｋWを稼ぐ…それは並大抵の事ではありませんね。 確かに１００Vや２００Vじゃ新聞の写真のようにせいぜい「電球光らす」ぐらいかな？ では本当に５０ｋWのパワーを得ようと、これまたオームの法則でシロウト的に考えると、損失の１割増しで６６００V。前後輪２箇所で集電するとしても、３３００V？ 電車みたいにプロが管理するわけではない、一般人が使用する機械で、こんな高電圧流すのはさすがにまずいでしょ？それに「変圧器」も必要だし。 バッテリ用のモータを使う前提だから、電圧は下げる必要があります。つまり「超ハイパワーなACアダプタ」を車載しなければなりません。もちろん最近のACアダプタはずいぶん小さいですけど、電車を見ると「変圧器」のラベルが付いたパーツは結構でかいです。それなりのパワー出すとなると、憶測ですが、重量が無視できないぐらい大きくなりそうですね。 でもそれでは、本研究のお題目である「バッテリなど重量のかさむ物を減らして車体を軽量化する」から外れるわけでNG。 ではいっそ周波数をラジコン並にしてなんとか電圧を抑えようとすると、（これも憶測ですが）今度は極板から舗装された地面へ漏れるパワーが増えるだろうし、自動車の電磁波対策をしないと乗員は、さだめし「電磁波が飛び交う金属箱に押し込められた人間・ペット」かな？ やはりこの研究は「アイデア良いけどアイデア倒れ」の感じがします。