【いまさら聞けない】ワイヤレス充電とは、なんぞや?そしてワイヤレス充電の未来

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こんばんは、SOです

最近、ワイヤレス充電をよく耳にするので、どんな仕組みで、どんな種類があるのか、
科学も少し交えながら、みなさんも知っておくべきことをまとめてみました

 

iPhone XやApple Watch、Androidなど、多くの機種がワイヤレス充電に対応していますよね。
どんな仕組みで充電できるんでしょう?

ちなみに僕はまだワイヤレス充電したことがなかったり…(小言)

そもそも、ワイヤレス充電って?

ワイヤレス(Wireless)充電とは、コード(Wire)が要らない(Less)充電のこと
つまり無線を使った充電ということですね

携帯電話などの機器にコードを挿さなくても、非接触状態(端子同士が非接触という意味です)で充電されるって仕組みです

ワイヤレス充電はだいたい2000年代後半から私生活でも使われるようになってきてました
後述しますが、2008年頃から規格統一などが行われ、遂にはiPhoneに搭載されるなど、最近になってグッと身近な存在になってきました

規格統一されるまでは個々の会社が独自で開発していたので、なかなか普及までに時間がかかりました

これから色んな分野でますます使われていきそうですね!

ワイヤレス充電の進歩の裏には日本の技術が隠されている

意外と知られていないですが、ワイヤレス充電には日本の技術がたくさん使われています

世界で初めてワイヤレス充電(当時は非接触給電と呼ばれていた)の製品化に成功したのは、実は日本の会社なんですね
大阪の株式会社ビー・アンド・プラス(旧 : 日本バルーフ株式会社)が1984年、非接触給電が可能なセンサーの製品化に成功しています

その後にも1993年、大阪にある株式会社ダイフクが世界初の非接触給電搬送システムを実用化するなどなど…
他にも日本の多くの実績があることを鑑みると、日本の技術力の高さが分かりますよね

これは意外と知られていないので、僕は声を大にしてみなさんに伝えたいです!

日本が世界共通の規格が統一されるほどの技術を培ってきたと思うと、日本人として誇れますよね。

ワイヤレス充電の仕組みはどうなってるん?

さて、本題に戻します

携帯電話のワイヤレス充電っていえば、ワイヤレス充電専用のパッド上に置くだけで充電されるってイメージですよね
いったいどういう仕組みで充電できているのか、中身を覗いてみましょう

出典 : http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1112/12/news120.html

コイル(導線を何重にも巻いたもの)を同心円上に置き、片方に電気を流すと磁場が発生します
その磁場がもう片方のコイル内に入ると、もう片方のコイルでも同じように電流が流れ出すんですね

これを電磁誘導と呼びます(高校の理科とかでやったと思います)

仕組みとしては単純にこれだけ!
つまり、ワイヤレス充電出来る機器の中にはコイルが入っているってことです

この仕組みで動いているワイヤレス充電は「電磁誘導方式」と呼ばれます

中身は意外と簡単な構造なんですけど、距離が離れると送電効率効率が悪くなるんですね
(具体的には離れたコイル間では相互インダクタンスが小さくなり、漏れインダクタンスが発生し、それによる短絡インダクタンスが銅損を増加させるからです)

日本の技術はそれらの弊害を改善するために使われたんですね

ワイヤレス充電には他の方式もある

その他にも「磁界共振方式」という方式があります

これは磁界共振によって遠くのコイルに電力を送電するもので、
より離れた場所の端末を充電したり、一つの充電器で複数台の端末を充電したり出来る特徴があります

「電磁誘導方式」だと送電効率が悪くなる、分厚い端末でもワイヤレス充電を可能にした技術と言われています

共振は、例えば音叉(おんさ)を鳴らすと、別の音叉が震え出す現象のことですね

磁界による共振を発すると、別のコイルも共振して電力を生じさせる…
不思議ですけど面白いですよね

ワイヤレス充電の規格ってなんなん?

先ほど、規格統一の話がありましたが、ワイヤレス充電は大きく二つの規格が存在しています

Qi (チー)

こちらはメジャーな規格
Qiで「チー」と発音します(中国語の「気」に由来)

WPC(Wireless Power Consortium)が策定した国際標準規格で、
WPCにはAppleやGoogle、東芝、パナソニック、SONYなど大企業を含む247社が名を連ねています

iPhoneを含め、Galaxyなど多くの端末がQiを採用していますね

AirFuel

こちらはAlliance for Wireless PowerとPower Matters Allianceが統合して誕生したもの
Qiに比べて後発なので、あまり普及はしていません

規格もややこしく、AirFuel InductiveとAirFuel Resonantという2種類の異なる規格を推進しています

アメリカのスターバックスなどにはAirFuelの「Powermat Spot」が設置されているそうです

両者の違い

一言でいいますと、QiとAirFuelの違いは使用する「周波数」が異なります

つまり、Qi対応の端末をAirFuelの充電パッドに、またその逆をしても充電されないということになるんですね
これはややこしい…

充電パッドに乗せても充電されなければ「もしや?」と思って調べてみてください

Qiは昔からありますね、僕は充電パッドがないのにQi対応の端末を使ってましたね笑

AirFuelは規格が整備されていないイメージなので、Qiに全部統一したら良いのに…って思っちゃいました(黙)

ワイヤレス充電のメリット・デメリット

ワイヤレス充電を使う上で知っておきたいメリット・デメリットを紹介します

ワイヤレス充電のメリット

なんといっても置くだけで充電されるので、楽です!
わざわざ充電コードを探して差込口に挿す手間がないのは大きいですね
充電をやめる時もコードを抜く必要はありません、持ち上げるだけです

あとは、急速に充電できないので(ワイヤレス充電で急速充電に対応しているものもあります)電池に優しいですね
急速充電は電池にかなりの負担がかかるので、ワイヤレス充電だと電池の寿命が延びます

ワイヤレス充電のデメリット

単純に、充電中は手に取って使えないってことですかね
充電パッドから離れると充電されなくなってしまいます

あとは規格に気をつけないといけないことです
最近はQiとAirFuel、両方に対応した端末も出てきているので、徐々に気にかけることもなくなりそうではあります

あと、個人的なデメリットとしては充電パッドの場所が取られるくらいですかね…
充電パッドがあまりにも大きいと、置く場所に困りそうです

ただ、やはり置くだけで充電されるのは楽ですね!

もっと便利に!ワイヤレス充電の未来って?

今でこそ便利ですが、さらにワイヤレス充電の未来を目指しているプロジェクトがあります

その名も「Pi

これは、Piの周辺にスマホを置くだけで充電されるというものなんですね
パッドの上に成約されないので便利ですね!

予定では来年(2018年)発売予定だそうです

これだと充電パッドの場所も取られないですし良いですね!

さらなる未来には、世の中全ての端末が完全ワイヤレス充電という時代が来てもおかしくなさそうです

ワイヤレス充電のまとめ

今まで様々な無線技術が開発されてきましたが、やはり難しいのが電力を無線送信するというもの

これが開発されれば、コンセントはなくなり、送電線がなくなり、そもそも充電という概念がなくなるほど、世の中はガラリと変わるしょう

そして、今まで以上に世の中の不可能を可能に変えることが出来そうです

そんな可能性を秘めたワイヤレス充電、あなたも是非使ってみてください

僕はいつか完全ワイヤレス充電時代が来ることを信じています!

実現化は生きている間であれば良いですね笑

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ABOUTこの記事をかいた人

WEB開発事業Crisp Code代表/Euphony DIGITAL代表/(一社)フォーラム次世代政策研究所クリエイティブディレクター/人工知能研究会AIR会員/他様々なプロジェクトに参加しているデザイナー兼プログラマー.某有名高校の鉄道研究部初代部長.KU理工学部生.Grooveドラマー.車/洋楽/サイクリング/