招待講演

環境に優しいモータ／キャパシタ／ワイヤレスへのパラダイムシフト
東京大学大学院

新領域創成科学研究科 教授

堀洋一－1－ 543FO?／;GC=?／M8HK>
76 CI@8E=DA.
#"$#%:BJ<O&"$#-&�����������R-D9LOR'����P -' *+!,Q*((R

1/02 )

2021Țº ŋĠ 2020.7.14ƽ65×

－3－柏キャンパス

駒場キャンパス
本郷キャンパス柏キャンパス
柏キャンパスは、東京大学の21世紀における新たな学問の発展に向けた構想に基づいて建設された、本郷、駒場に次ぐ第３の主要キャンパスです。
平成12 年（2000年）に学問体系の根本的な組み換えをも視野に入れた学融合を志向する
柏キャンパス

昭和24年（ 1949年）以来複数の学問分野の接点において新たな学際的領域を開拓してきた駒場キャンパス

明治10年（1877年）以来伝統的学問分野を深く極めてきた本郷キャンパス

TX柏の葉キャンパス駅から：一日38.5往復の無料バス
本郷キャンパスから：一日２往復の無料バス（要予約）－4－

柏キャンパスの組織

大学院
・新領域創成科学研究科
附置研究所
・物性研究所
・宇宙線研究所
・大気海洋研究所
全学センター
・人工物工学研究センター
・空間情報科学研究センター
国際高等研究所
・カブリ数物連携宇宙研究機構
その他
・環境安全研究センター柏支所
・情報基盤センター柏・高齢社会総合研究機構
・生産技術研究所附属千葉実験所
・柏図書館

新領域とは？
学際性をさらに推し進めた「学融合」という概念で新しい学問領域を創出することを目指して1998年に設置されました。ナノ、物質・材料、エネルギー、情報、複雑系、生命、医療、環境、国際協力など、伝統的な学問体系では扱いきれなくなった分野横断的な重要課題に取り組んでいます。

電気系の教員が所属KǅõÓÛ_

柏キャンパス	 
基盤棟７階	 

•)pdW
•ƹǆƛƽǄƙǄƤǂǆǀ•ƬǃǆƐǁƖƤǂƧƖƝƔƺƬƛƟďĪ³ñ/ċǃƏƻǁƝĪ,đ©zĹŀľĿŃhjĿĺ••$•-•ÓÛ@ł;
•|[•Ùŀ;dWæÓÛ×ŤĪ³ædWcĪ³ñ/ċ

ÓÛ&ĝ

ƝƟơưĿľ;ĮI+z×WÓÛ×ŤÞƐƨǀƕǆdWcŤŤŤŤƬǃǆƐǁƖƤǂƧƖƝWÇŁŅ;
•3Nń;
•NŀŃ;
•Węł;
•ÓÛÇŀ;

āłņ;ĹQBĿń;ĺƦƩƝƘǆǀƚǆƴĢÿ>HƹǆƛƽǄƙǄƤǂǆǀX\¬・Ī³İö¬・ƭƼǆƵƩƏƥ－5－

さて，Ĉʇɨǖʈ˧˥˪˦ə˕ˢʸ˨ʪ˖ˇʳʸ˨˟ʤ˗˝ʵəʧˠʴˠ˨LiʤʨˠȢľ˨Øǽ<Ȣȸʂʈʅɭɛɛɛ

˥˫˦ə7ǯƠȢʃǫǂƠȢʈʑɿɼɭJʇåǃə7ǯ ƠȢʠ ʎʁʕǫǂ ƠȢʆʈʅʚʅɥ
əɵɩɵ˧ɥɭʀɩˈˠʿʆʅʜåǃʈɤʜ˥ˬ˦əˉʴ˃ʵ˕ʾ˜ʈßʛƏʀɩəȂǮʇÈǓǩ˨ȴǽȂǮăȎ
əưSǫǂåǃʇňŮ˥˭˦əɥʑʅɷʎɫɱʃ
əŢăȢľǯ ? → 2015ʂƛŞɩ˧Ŷ±ɩ˶əȭPˡȝ>? → ɱʇʺ˖ˠʵʆÊʅȢPƙơƥʠ*ʞɦʨ˛ˠˊʻʬʑʂʆȯȈȴɽɯʂʕȢUɵʑɵʘɦˣʃʆɩɭ˧˺̃ʈȸȸ<ȢǫǂǭȠɪƀɥȸȸʇɪxȫəəə↓əʂʈʄɦɷʜɩɛ
əəɕȴÙƮˆʻʽ˛ʠȔŶəəəəəəə← ɥʑʇ ʈɱʝʇmv
əəɖʤˠˋ˚ɩʚʧ˃˜ʫˢʠʕʚɦƜʒʠȔŶəəəəəəə← ˟ʤ˗˝ʵƠȢʈɱɾʚəəɻɵʁ˧Ɣ.ŷʆƴƢǭȠʠ%ʉɷ˧ʃɥɦƫɧĆəəəəəəəəəȢǯʇƴƢǭȠʈ˧0 km ʃʕ˧∞ km ʃʕɥɧʜʀɥʂʆ˧ ȢƅǙ­ɩƅĺDȵɩ˶Ȣľɩʪ˖ˇʳʸɩ˶əʃɩɥʟʅɥʂ˧
əəəəəəəəəəəəəəəə→¨ƏʂʈʅɭPʠmʟɹʁDʠ
4－6－ガソリンと電気■ガソリンと電気は，エネルギー形態がまったく違う。
■ガソリンは，①停まって，②短い時間で，③大きなエネルギーを ど〜んと入れるしかない。
■ガソリンの給油は電力換算すると20,000ｋW■ガソリンを霧状に噴霧しクルマがそれを吸い込みながら走るのは多分無理。でも電気はそれができるので，①②③はすべて不要である。
■電気は起こしたらすぐ使うのがベストである。貯めて使うのはあまり賢くない。だから，発電所から消費地まで延々と送ってくる電力系統網が築かれた。

˕ˢʸ˨ʪ˖ˇʳʸ˨˟ʤ˗˝ʵʃɥɦīÖ

－7－ʣʨ˦˙˨ˢɚǓǌˣʣʭʺʤ˦

ȅĩ=Ǻʴ˦˔ʵʤ˗˪09.3; ďȅQä*˫ůÿǻʀ8ȅɨbƜ
仕様・スイッチング方式定電流電源
・入力：三相200V
・最大出力：50kW
・最大出力電圧：500V
・最大出力電流：100A

5分で４０ｋｍ、1０分で６０ｋｍ走行できる程度の充電が可能ȅĩ=Ǻʴ˦˔ʵʤ˗˪09.3; ďȅQä*˫

－8－ʏʡʃɦʈʰˠʶˠʿʈƱʜãʆɤʜɨɻʚɭȸ˪̇˫̅̄˟ʤ˗˝ʵƠȢʃżÙɪʙɭşȚʇʤˠˋ˚ʠñ-ɷʜɛɤʗɵɥƬʂɷ

Ȣĺ#BȔʳˠˑʴʥ˓˥2009.3 ěȢP˦˺̃<Ȣʇˉʴ˃ʵ˕ʾ˜ʈBǁʿʤ˝Ȱ˧̂˷˧ƎŔ˧˝ʵʿ˚ˠ˧ʰˠˉ˂˧ʾˇˢʿ˧……
˥˪˦ʄɱʆʂʕɤʜ˥˫˦şă˥ˬ˦ɷɮʆ+ɧʜʅɺɩ˶˥˪˦Ě¤ʍʇʱˢˉʵ˥˫˦ɨȎʈJʇwtʂʕɦɯʜ
˥ˬ˦ǋĥʺʦʻʬʅɵȢĺưSǯʆËʁʈʔʜʃ …..
˥˪˦ ÓʂɫʜĀɪÔǈ˥˫˦ǛȎɵʅɥ˥ʕʃʕʃ ɥʇʂʕɦɩʚʅɥ˦˥ˬ˦ʬ˜˒ʃʤˠˋ˚ɪʅǼ3ʠɵʅɥɱʃ

－9－

キャパシタƫɧĆʠɧʙɦˣ
ưSǯ#ƆʇʋɵɬʅǞŪəɞɥʀʂʕ˧ǚʂʕ˧ʄɱʂʕɟəəəəəəəəəəəɔȸˮ˩˩̅̆ǫʜǯɪɷʎʁʠùȉəěʇžʡ ʂʱ˅˚Ƃřʂʕǫʝʜǯʠ+ɿʁɥʜȐȂʃʬ˜˒ʇɨɨɫʅȄɥəȐȂ˳ʤˠˋ˚ɩʚʧ˃˜ʫˢʠʕʚɿʁǫʜţəʬ˜˒˳ʤˠˋ˚ɩʚʧ˃˜ʫˢʠʕʚʟʅɥʂǫʜţəə˥Ķʒʙʝʉɔ<Ȣɵʅɪʚɾʘɱɾʘɱǫʜʬ˜˒˦¬Ěʇʬ˜˒ʈȢPƙơʆʀʅɪʜ
əə˥̃˫˽˧̃˫˼˧˼˫̃ȸɏɏ˦˶˶˶ȸȸɘǛȫʈ˧ƉS(ʍʇʧ˃˜ʫˢ-ƠʃǨƿ

－10－

C-COMS 2C-COMS 1ƈȢȡȡȼȝȗȢȡȡȰ

3V,1000FɨũH˶1ʀ 15V, 200F
˴1 Hʀ15V, 600Fɮʛʞ˸1ũHɻɧʘ˭15V×7=105V, 600F÷7=86F－11－

New charger
20min drive needs
30sec charging(150A)

Old charger
20min drive needs
150sec charging(30A)electric charge: Q=CV=IT, Q=CΔV=IΔT
100[F]X50[V]=150[A]X30[s]ʫ˚ˉʴʺʆʦ˅ˢʬ˨ʁŮÏʅƕǂʫ˚ˉʴʺʅœǹșȢȚ¥nɨǹɣ˪XXʞ ʝʃɣɞŒśȅįɟȗ˫șȣȚȅĶʀʅ8ñȅɨbƜ˪ʁɫʄôFʀ8ȅ˫șȤȚǳǵ«ʞşɣʃɣɺʒŜʄʕɰɲɣșȥȚžȅ|ɧʘĤǴɨġųʄʝɧʚɚɎɚɧʃʙǳƴŢÓŊ˪ƞʅƵɶØ˫șȦȚkǝvǖɨǳƴ˪ɞʦ˅ˢʬ˨ʁŮÏʅƕǂɟ˫șȧȚĞŊʆʦ˅ˢʬ˨ »˪ »Ȣȡȗ2ʅ÷ɲɣʺʣˏɨǺŦĺʐ˫ɲɧɲʓɤZFɧʓ<ʄñȅɴʚʏʀ(ɥʚɚɚɏȗɺʁɥʇȤȡ̢Ȣȡȡȼʀ;ʛɺʦ˅ˢʬ˨ʅȪȡȘɨKşʀɩʚʫ˚ˉʴʺˍʧ˨ˠ˗˪Ìèwǹ˫－12－capacitor bus

battery busbatteryexchange station－13－battery
exchange station

Bus can be charged
at bus-stops
in 30 secs.

beautifulpantographbeautiful
lady
－14－

ワイヤレス˥ʣ˛ˣʶƎȅʴʶʿ˗ʅʣ˘˨ʵɚ˥ʣ˛ˣʶƎȅ˭Ȉâƻ8ȅ …..
ɚˏˠʮインˣʶˇʣˎˡʽ˂Ǘ ….

－15－

Report from ＭＩＴ（2007）「磁界共鳴法」 による無線給電

２ｍの伝送距離で６０Ｗの電球を点灯
効率４５％

報告： Wireless Power Transfer via Strongｌｙ Coupled Magnetic Resonances

拡大運営検討委員会2012-8-24 (yokoi)

－16－

6

－17－

－18－

－19－

ワイヤレス給電システム技術部門委員会
委員長； 堀 洋一、東京大学新領域創生科学研究科教授
幹事； 居村岳広（東京大学新領域創生科学研究科助教）
高橋俊輔（元昭和飛行機工業㈱技師長）
横井行雄（元長野日本無線㈱基盤技術本部長）
委員； 30名
オブザーバ；28名（2013年5月現在）

技術会儀41の技術部門委員会が活動
他に規格会議等の会議体を設置

公益社団法人 自動車技術会
JSAE; Society of Automotive Engineers of Japan
会員数；約46,000（2013年3月）－20－

41の技術部門委員会が活動
ワイヤレス給電シス
テム技術部門委員会

電気動力関係の技術部門員会－21－

・委員構成 オールジャパンの体制； 委員30名、ｵﾌﾞｻﾞｰﾊﾞ28名（2013-5)
日産
トヨタ
三菱自工
富士重工
豊田中央研究所
本田技術研究所

Volvo Tec.Japan
デンソー
豊田自動織機
矢崎総業
㈱テクノバ

東京大学
東北大学
埼玉大学
長岡技大

自動車
OEM関連

IHI
昭和飛行機
装置ﾒｰ
富士通
長野日本無線
明電舎
ｶ他
日本無線
三菱電機
パナソニックサンケン電気日本ｹﾐｺﾝ㈱コンテック
日清紡
パイオニア
ローム㈱
東芝
Qualcpmm
東洋電機
住友電工
Japan
SABIC-IP
TDK

－22－

大学

官・ｼﾝ
ｸﾀﾝｸ
三菱総合研究所
高速道路総研
東京電力
HBI研究所UL Japan

千葉大学
横浜国立大学首都大学東京
群馬大学
信州大学

国土交通省
経済産業省
総務省
NEDO
NICT

第２章 電波利用の将来像と実現方策
３． 2030年代の革新的な電波エコシステムの実現

6 電波利用社会の５つの目標を実現するため2030年代に実現すべき７つの次世代のワイヤレスシステムを提言。
 2030年代に目指すべき電波利用社会の５つの目標の実現に資する取組を推進するため、エンジニアとユーザの裾野を広げ、これらのシステムを活用したサービスの創出や高度化が自律的に進展するようなエコシステムの形成が図られるべき。
７つの次世代ワイヤレスシステムの2030年代の実現イメージ①Beyond 5G システム
 双方向での超大容量×超大量接続×超低遅延のネットワーク。
 通信に必要なモジュールがあらゆるものに溶け込むため、ユーザは端末を介さず(意識せず)に通信を利用する。
 クリティカルなアプリケーションにもワイヤレスが使われ、高速な移動体の遠隔操作や、完全自律型ロボット等が社会へ普及。これによりヒトとモノの動きに依存する生産性低下から社会が解放される。
 ネットワークが個々人のニーズや感性に対応し、完全なパーソナル化が実現する。

②ワイヤレスIoTシステム③次世代モビリティシステム

 Beyond 5Gや衛星通信など様々な通信インフ
ラ、動的な周波数割当を実装する共用技術、またネットワーク・クラウドとの連携により、ワイヤレスIoTが大規模なプラットフォームとして確立される。

 陸・海・空・宇宙へと、ワイヤレスと連携した新技術が実用化され、モビリティインフラ革命が起きる。

 膨大に収集された実世界情報の分析により、環境・エネルギーなど様々な社会課題の解決に利用されるようになる。
 MEMSやバイオ・医療技術と融合し、健康管理、予防医療の進展にも貢献。体内埋め込み型機器により、投薬システムの開発、難治疾患の治療が進展することが期待される。

 ヒト・モノの輸送に係るあらゆるインフラやシステムの連携等により、大量輸送交通機関や個人のモビリティ、物流システム等が自動化される。
 事故が無くなるとともに、移動手段が均等化すること で車 両 等 の使 用 が 困難 な多 く の人 が様々なモビリティサービスを利用できるようになる（「モビリティ・アズ・ア・サービス」）④ワイヤレス電力伝送システム⑤次世代衛星利用システム⑥次世代映像･端末システム

 あらゆる場所に給電設備が整備され、バッテリーレス端末も実用化。対応端末・設備とネットワークが融合し真のスマート社会が実現する。

 低軌道コンステレーション等の非静止衛星や衛星通信IoTが活発化する。あらゆる場所やインフラのモニタリングなど、新たなサービスが登場。

 超高精細映像表示、インテグラル方式やホログラム技術等による360°立体映像表示、空間を自由かつ最大限に活かした視聴体験が実現。

 家庭内電源もフルワイヤレス化。災害時の遠隔地への大電力伝送が可能になる。必要に応じて太陽光発電・風力発電等の施設から送電線無しでの送電が可能となる。

 高解像度・高頻度なリモセン技術によって宇宙データビジネスが拡大。

 高度な3Dプリンターが個人まで普及。
ユーザ自らが端末をデザイン。

 地球周回・月・火星等において、Beyond 5G・ワイヤレスIoTが利用できる環境が整い、静止衛星などを通じて地上との協調・連携が進展する。

 ウェアラブル機器は、ヒト･モノへのシール貼付型や体内埋め込み型機器へと進化。Brain Machine Interfaceとの連携で、脳が直接ﾈｯﾄﾜｰｸへ信号を送る。

⑦公共安全ＬＴＥ 「公共安全ＬＴＥ」（ PS-LTE ） が 構 築 さ
れ、音声のほか、画像・映像伝送等の高速データ通信が可能となり、より円滑な災害対応が実現する。

さて。。。。
走行中ワイヤレス給電と停車中ワイヤレス給電はまったく別の技術－23－

Chengbin Ma, UM-SJTUǫǂ˟ʤ˗˝ʵƠȢʃɥɦʃ˧ɱʡʅʤ˔ˢʴȝ>ʂǫʜʇʈşŪɽʃʈ×ɦɪɛɛɛ😂😂－24－

－25－

－26－

モータ－27－ȅĩʁLÈʀǒʚĉĎʅǗȅĩ˙˨ʺʅĄʅœÉɚ→ȕɣLÈÎ■ȕǥˁˢʭÌƁ→ɚǗǛʅʶˡʽˏǽĠLÈ■˙˨ʺʅFóǲƖ˭eǛŗŽȓV→ɚ˳ğ7Ǘ$ǩVʅLÈ■ġųʃˁˢʭ3ʅÛç→ɚǖȉŕÕʅãďądɌ˧1996¶Öɜ˧ũĶ˙˨ʺ˲êǚɜvŝˎˣ˨ʫʆbɜ˧NÆǛʅvǘǥ»ʞƽľɜȗˆ˨ˁPCʄʗʚLÈɜ－28－ďądɍ˧2001¶Öɜ˧ʣ˦˒ʣ˨ˢ˙˨ʺ˵êǚɜ˧eǛʅ<ŗŽȓVbƜɜvŝˎˣ˨ʫʓbɜ˧˵Ǜʅǥ»ɛ˟˨ˣ˨ˁɛNÆSǥ»ʞƽľɜ
MFC: Model Following Control(1) Adhesive WheelController does nothing
for adhesive wheel.

(2) Skidding Wheel
Transfer Function from Fm* to Vw－29－

Experiment on Anti-slip Control

Results of Anti-slip Control－30－żǘǽĠLÈʅȔȅĩLÈʄʗɽɿĝĕœÎɨʝʚ!
Ųʅ C-COMS ˍʠ˖ˡ˨ʆǩVLÈʅȔƱƖ̂̊̉̍˴̂-̂̊̉̍˲˪ÇĎÚƮʅĭşĝ˫˪ȅįȓV˫˪ʫ˚ˉʴʺȓV˫ ˪ʫ˚ˉʴʺȓV˫˪œĳʣ˦ˈ˨ʺ˫ ˪̃̃ʣ˦˒ʣˢ˙˨ʺ˫－31－̂-̂̊̉̍˳ʫ˚ˉʴʺʞêǚɲɿÙǙʃȔɨƭɥʚʗɤʄɲɺ©ȅĩƟVǗʀɊȟ[#wj]p8)LmfNVJVIT<+E2VA&X~qv?G>Qc"$i]p8)Lmfbwj
EO3J;Qa_+E2VA&CV.wj=O)Are&!5HV5`|&k$lB8VTP'Q8)Hsy_wj&a ]a_\]p^nxdg]p

 J;Qo]p"$<O.3MT]p _+E2VA"$5P:Ft]]p

2
  －32－  

柏キャンパスの電気⾃動⾞試験場で。。。�
⾛⾏中ワイヤレス電⼒伝送試験レーン
電気⾃動⾞試験場����
W-IWM2の���に���電���
進⾏⽅向に12個，計24個の路⾯コイル������

Chassis�

Wheel����イ��Road�
1300mm×400mm�
路⾯とコイル⾯が⼀致，W-IWM2の受電コイルとのギャップ100 mm

1300 mm�

Chassis-side�400 mm�

Wheel-side�

���0�����

0/32－33－

－34－