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■ ダイヘンの会社概要 ■ 非接触電力伝送の分類と原理 ■ 非接触給電システム製品の紹介 ■ AGV向けでのEDLC活用事例 ■ 走行中給電への取り組み

国際蓄電池ビジネスフォーラム ２０１８年１月２３日（火）

非接触給電システムから見た電池への期待

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■ ダイヘンの会社概要 ■ 非接触電力伝送の分類と原理 ■ 非接触給電システム製品の紹介 ■ AGV向けでのEDLC活用事例 ■ 走行中給電への取り組み

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ダイヘンの会社概要 ■設立 1919年12月1日

■本社所在地 大阪市淀川区 （阪急十三駅から徒歩１０分）

■代表取締役 田尻 哲也

■資本金 10,596百万円

■売上高 131,197百万円（平成28年3月期、連結）

■従業員数 4,036人（平成28年3月31日現在、連結）

大形変圧器事業部

産業電機事業部

エネルギーソリューション部

FAロボット事業部

ワイヤレス給電システム部

クリーンロボット事業部

プラズマシステム事業部

技術開発本部

溶接機事業部

配電システム事業部

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ダイヘンの沿革

１９１９年 –大阪変圧器（株）を設立。変圧器専門メーカとして 柱上変圧器の生産を開始

１９３４年 – 電気溶接機の生産開始

１９６１年 -東京証券取引所第一部に株式上場

１９６８年 -大規模なスポットネットワーク変電設備を納入

１９７３年 -超高圧・大容量変圧器の生産開始

１９８０年 -アーク溶接用ロボット生産開始

１９８５年 -大阪変圧器(株)から(株)ダイヘンに社名変更

１９８６年 -高周波電源装置の生産開始

２００３年 -太陽光発電用パワーコンディショナの生産開始

２０１５年 -ワイヤレス給電システムを開発

２０１４年度 国内ＳＯＭ

Ｎｏ.１

出典：ＪＥＭＡ統計データ 及び弊社独自調査

【電力会社向け柱上変圧器】

電力インフラ向けの変圧器メーカーとして創業して以来、ダイヘンは多くのトップシェア製品をご提供しています。

間もなく創業百周年を迎えるダイヘンは“信頼と創造”を経営理念に掲げ、幅広い産業分野に おいて確かな技術・製品を多くのお客さまにお使いいただいております。

【アーク溶接機】

出典：ウェルディングマート２０１５

２０１４年暦年 国内ＳＯＭ

Ｎｏ.１

Graph1

ダイヘン

Ａ社

Ｂ社

Ｃ社

Ｄ社

その他

列1

40

5

23

16

9

7

Sheet1

列1

ダイヘン40

Ａ社 シャ5

Ｂ社 シャ23

Ｃ社 シャ16

Ｄ社 シャ9

その他 タ7

Graph1

ダイヘン

その他

列1

53

47

Sheet1

列1

ダイヘン53

その他 タ47

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ダイヘンの製品

溶接機

高周波電源 自動整合器

産業用ロボット クリーン搬送ロボット

ワイヤレス給電システム

AVANCER

5

主力事業で培った基盤技術

1919年 変圧器

1934年 アーク溶接機

アーク溶接 ロボット

クリーン 搬送ロボット

1986年 プラズマ制御用 高周波電源システム 太陽光発電

パワコン

受配電設備

2015年 ワイヤレス給電システム

電磁界設計・解析技術 コイル設計技術

大電流インバータ技術 高周波電源技術

高周波伝送回路技術

ワンストップカンパニーとして、お客様の要望に最適なシステム設計開発が可能

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磁界共鳴方式 共振条件を活用して遠方電力伝送

電磁誘導方式 電磁誘導で近接電力伝送

電界結合方式 容量結合で近接電力伝送

●産業用機器向けではダイヘンが“世界初”の採用

主なワイヤレス電力伝送の方式

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ワイヤレス電力伝送の分類

磁界共鳴

磁界結合

結合方式

電界共鳴

電界結合 電磁波

放射方式

光

ワイヤレス給電

磁界を媒体 電界を媒体 電波を媒体 光を媒体

電磁誘導

マイクロ波 レーザ

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磁界共鳴方式の機器構成

高周波源

送電コイル ユニット

受電回路

受電コイル ユニット

負荷

非接触で電力伝送

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直接充電（有線、接触式） ワイヤレス給電

■蓄電池置き場が不要

■充電時の感電等のトラブルからの解放 ■ケーブル、端子等の劣化軽減

■充電作業や蓄電池の交換が不要 →生産性の向上と、労務費の削減

→安全性の向上

工場内無人搬送台車（AGV等）への導入メリット

工場の自動化を促進!!

※ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle 無人搬送台車

AGV向けシステムの紹介

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AGV向けシステムの紹介

２４時間無人運転可能な 高効率無人搬送台車用ワイヤレス給電システム

モデル D-Bｒoad CORE D-Bｒoad Slim コイル間ギャップ 30mm±10mm 30mm±10mm 定格入力 4kW 2kW 最大出力電流 60A 30A コイルサイズ 290x31x396(mm) 380x38x150(mm)

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ダイヘンのワイヤレス給電システムのＡＧＶへの取り付け例と、システム取り付け後のＡＧＶご利用イメージ

“受電コイル＆受電ユニット”をＡＧＶに取り付け、“送電コイル＆送電ユニット”を生産ライン上の ＡＧＶ停止位置（作業エリア）に設置するだけで利用可能

取り付け例 ご利用イメージ

受電コイル＆受電ユニット

送電コイル＆送電ユニット

AGV向けシステムの紹介

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電気自動車向けシステムの紹介

出先で充電 できないの？

航続距離は 大丈夫？

効率やコスパはどうなの？

充電に何時間かかるの？

屋外のプラグで 手が汚れる…

クリーン エネルギー！

EV 非接触での充電がEV普及のカギとなる！

クルマは電気自動車(EV)の時代へ

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電気自動車向けシステムの紹介

項目 仕様 備考

最大入力電力 11kW 3.7kW【WPT1】、7.7kW【WPT2】、11kW【WPT3】の車両側ユニットすべてに充電可能。 地上高 100～250mm 100～150mm【Z1】、140～210mm【Z2】、170～250mm【Z3】の車両側ユニットすべてに充電可能。

効率(最適時) 約92% 効率=DC出力/AC入力電力 SAE規格：85%以上(推奨) 充電可能範囲

X±75mm Y±100mm （コイルの中心位置を基準）

X：車の進行方向 Y：車の横方向

高効率

現行では最もハイパワーである【WPT3】クラスの11ｋW！ 地上高は、最も車高の高いSUVも OKの【Z3】クラス！ 世界で初めて 磁界共鳴方式 での 非接触１１ｋW充電を商品化！

送電コイル

送電

ユニット

AC入力電力 受電 ユニット

DC出力電力

バッテリ 車側

受電コイル

送電コイルユニット

送電ユニット

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電気自動車向けシステムの紹介

地上側 送電ユニット

地上側 送電コイル

配線

スタンド （または壁掛け）

指定の位置に停車すれば、自動で充電開始！

多少の位置ズレでも高効率を維持！

【オプション】 車両側受電コイル 420×420×20mm

短時間充電でも実用性を追求しています。

10分の充電で約17km走行可能！ 30分の充電で約50km走行可能！

・EV充電のワイヤレス化検討を行っているお客様へ評価用

として販売致しています ※法整備が完了するまでは、公道での設置は不可

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電動工具向けシステムの紹介 電動工具にワイヤレス給電システムを適用することで、作業者負担（電池交換作業、工具の軽量化）の軽減と電池交換コストの削減を目指した。

・１日に４回の充電作業 ⇒ 作業不要 ・３か月に１回のバッテリー交換に伴うコスト負担 ⇒ 交換不要 ・バッテリーが600gと重い ⇒ 360gへ軽量化

バッテリー給電における問題点

送電ユニット 送電コイルユニット

受電ユニット

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電動工具向けシステムの紹介

＜給電システムのブロック図＞

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その他の用途 ■自律飛行のドローン向け 設備の監視や保守作業を、人が操縦するドローンではなく自律飛行するドローンへ行わせる用途が広がっている。 無人での自律飛行運用であるため、充電作業も自動化するニーズが高まっている。 ■電動カート ゴルフ場やリゾート施設の敷地内での移動に使用する電動カートについて、無人での自動運転運用が広く検討されている。

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普及、進化のための技術課題 ①漏洩磁界に対する対策 ・シールド材 ・シールド構造 ②コイル用線材での損失低減 ・線材の構造最適化（素線径、撚り数など） ・コイル構造（ソレノイド、サーキュラー） ③磁性体材料 ・磁界分布最適化のための磁性体配置、材料 ・磁気シールド用磁性体 ④耐候性 ・防塵防滴構造 ・耐荷重構造、材料

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給電対象としての蓄電デバイスへの要求

・＋－接続間違い時に故障しない、させない ・電池を駆動させるスイッチがある(電気配線時に安全) ・過充電に強い、過放電で劣化しない、または回復容易 ・蓄電デバイスの電圧を０Vにして保管及び取扱いが可能 ・周囲温度で特性が変化しない(＝最適な充電電流が環境によって変わらない) ・故障時静かに壊れる(爆発等しない) ・充電電流等のパラメータを記録し外部から見ることのできる機能 ・劣化の自己診断機能、寿命通知機能 ・電池側からの『充電電流』『満充電』『異常時の回路遮断』などについて信号出力 ・多セル構造の場合のバランス回路および修正回路搭載 ・容易に交換可能なモジュールでのユニット構成 ・鉛蓄電池からの置き換えの場合、同一外形寸法であれば置き換えが容易

※『小型』『軽量』『安価』といった一般的な要求事項を除く

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AGVで使用されている蓄電デバイスと EDLCの仕様比較

EDLC Liイオン電池 鉛蓄電池

エネルギー密度（Wh/kg） 5~10 100～200 30～40

パワー密度（W/kg） 10,000> 4,000 200

等価直列抵抗（mΩ） 1 2.5 5

使用温度（℃） -30～70 -30～60 -30～80

充放電回数（@25℃） 1,000,000> 3,000> 300>

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蓄電デバイスと給電方式の違いによる比較 キャパシタをAGVの蓄電デバイスとして採用するとメリットが多数あります。

初期コスト関連 ランニングコスト関連

仕事量 （ＡＧＶ台数）

蓄電デバイス 充電設備 労務費 蓄電デバイス 買替費用

蓄電デバイス 処理費用

独自の技術

○ × × ×

○ △ △ △ △

△ △ ◎ ◎

△ ○

○

◎ ◎

有線充電 （鉛蓄電池採用）

無線給電 （鉛蓄電池採用時）

無線給電 （キャパシタ採用時）

給電に時間を要し、追加ＡＧＶが必要

キャパシタが鉛蓄電池より割高

蓄電池の充電・交換作業が頻繁

年１回程度の買替が必要

年１回程度の廃棄処理が必要

無線給電システムは有線より割高

生産ライン上で自動的に充電可能

キャパシタは長寿命で交換が不要

キャパシタは廃棄処理が不要

蓄電池の充電・交換頻度は減る

畜電池の買替は必要だが頻度は減る

蓄電池の廃棄が必要だが頻度は減る

従来の鉛蓄電池が利用可能

蓄電池の交換時は、作業を中断

従来の鉛蓄電池が利用可能

無線よりも費用を抑えられる

２４時間の連続走行が可能

無線給電システムは有線より割高

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EDLCの特性を活かすには

EDLCの特性を活かすには、“大電流給電”であることが必要

4ｋＷ／６０Ａの大電力・ワイヤレス給電

短時間で一気に急速給電

キャパシタの利用が可能に

蓄電デバイスは交換不要

① 数百万サイクルの充放電が可能（長寿命） ② 大電流による急速充放電が可能（高い出力密度） ③ 充放電時の損失が少ない（低い内部抵抗） ④ 完全放電が可能（放電深度に制限がない） ⑤ 構成材料に重金属を含まない ⑥ 異常時の安全性が高く、外部短絡しても故障しない

電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）の特長

出典：日本ケミコン

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ダイヘンのキャパシタユニット仕様 日本ケミコン製電気二重層キャパシタ（DL CAP）モジュールを使用しています。

３６００Ｆ×３直列モジュール

容量：１２００Ｆ

電圧：７．５Ｖ

７直列

※キャパシタユニットの充放電効率について

キャパシタユニットは、キャパシタとDCDCコンバータで構成されています。それぞれの効率は右のとおりとなっています。

キャパシタ97%

DCDC コンバータ

89%

AGVシステムへ 充電（Ec） 放電

171F52.5V （３６～５０Ｖの範囲で使用）

使用可能なエネルギー：

１／２×１７１×（５０２ー３６２）×充放電効率×DC-DCコンバータ効率

≒８８８７０（ジュール） → ２４Ｖ電池換算で 約１Ah

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実際のお客様での例（自動車メーカ） 仕事量：大型ＡＧＶ９台 稼働時間：８時間×３交替 給電ポイント：４箇所

給電ポイント① 給電ポイント②

給電ポイント③ 給電ポイント④

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【初期投資（万円）】

有線充電 （鉛蓄電池採用）

無線給電 （キャパシタ採用時）

無線給電 （鉛蓄電池採用時）

実際のお客様での例（自動車メーカ）

Graph1

初期投資初期投資初期投資初期投資

初期投資2初期投資2初期投資2初期投資2

初期投資3初期投資3初期投資3初期投資3

追加ＡＧＶ

蓄電デバイス

蓄電デバイス交換設備

充電設備

0

246.5

125

174

1240

110.5

0

1199.4742

0

1216.5003

0

819.5898

Sheet1

列1初期投資 ショキトウシ初期投資2 ショキトウシ2初期投資3 ショキトウシ6

追加ＡＧＶ ツイカ0.001240.000.00

蓄電デバイス チクデン246.50110.501216.50

蓄電デバイス交換設備 チクデンコウカンセツビ125.000.000.00

充電設備 ジュウデンセツビ174.001199.47819.59

走行プログラム ソウコウ0.751.080.75

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【ランニングコスト（万円）】

有線充電 （鉛蓄電池採用）

無線給電 （キャパシタ採用時）

無線給電 （鉛蓄電池採用時）

電力 料金

蓄電デバイス 買替費用 労務費

蓄電デバイス 処分費用

実際のお客様での例（自動車メーカ）

Graph1

コストコストコストコスト

コスト2コスト2コスト2コスト2

コスト3コスト3コスト3コスト3

電力料金

蓄電デバイス買替費用

蓄電デバイス処分費用

労務費

72.95167152

229.5

43.2

440.4375

66.7209603039

82.875

15.6

0

33.7426787789

0

0

0

Sheet1

列1コストコスト2コスト3

電力料金72.9566.7233.74

蓄電デバイス買替費用229.5082.880.00

蓄電デバイス処分費用43.2015.600.00

労務費440.440.000.00

グラフのデータ範囲の大きさを変更するには、範囲の右下隅をドラッグしてください。

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１.９８年 ３.２３年

２,２７１万円

累積コスト（万円）

無線給電 （キャパシタ採用時）

無線給電 （鉛蓄電池採用時）

有線充電 （鉛蓄電池採用）

【投資回収年数】

←有線充電に対する 投資回収年数

実際のお客様での例（自動車メーカ）

Graph1

初期投資初期投資初期投資

１年目１年目１年目

２年目２年目２年目

３年目３年目３年目

４年目４年目４年目

５年目５年目５年目

６年目６年目６年目

系列 1

系列 2

系列 3

546.25

2551.0575333333

2036.8401

1332.33917152

2716.2534936373

2070.5827787789

2118.42834304

2881.4494539412

2104.3254575578

2904.51751456

3046.6454142451

2138.0681363367

3690.60668608

3211.841374549

2171.8108151156

4476.6958576

3377.037334853

2205.5534938945

5262.78502912

3542.2332951569

2239.2961726735

Sheet1

系列 1系列 2系列 3

初期投資 ショキトウシ546.252551.05753333332036.8401

１年目 ネンメ1332.339171522716.25349363732070.5827787789

２年目 ネンメ2118.428343042881.44945394122104.3254575578

３年目 ネンメ2904.517514563046.64541424512138.0681363367

４年目 ネンメ3690.606686083211.8413745492171.8108151156

５年目 ネンメ4476.69585763377.0373348532205.5534938945

６年目 ネンメ5262.785029123542.23329515692239.2961726735

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■ ダイヘンの会社概要 ■ 非接触電力伝送の分類と原理 ■ 非接触給電システム製品の紹介 ■ AGV向けでのEDLC活用事例 ■ 走行中給電への取り組み

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走行中給電技術の研究・開発

Dynamic wireless power transfer

• 2012年 奈良先端科学技術大学院大学と 共同研究を開始

・二本の電力線の延長だけで簡単拡張 ・構造がシンプルで、インフラ整備費用が安い ・走行中の連続給電がスムーズ

• 2013年 平行２線方式を開発

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走行中給電技術の研究・開発

Dynamic wireless power transfer

• 2015年 ゴルフカートによる走行実験成功 • ・30ｍの走行実験

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電動車両向け給電実験の開始

Dynamic wireless power transfer

・場所：ダイヘンテック敷地内（大分県杵築市） ・環境：周回１４０ｍ：路面や環境条件の変更も可能 ・方式：平行二線磁界給電方式

2017年1月 本格的にSTART

平行二線方式で連続給電が可能か検証する 漏洩電界を計測し、放射電磁界の安全性を確認する 電送距離と電送効率の関係を検証する 複数同時給電が可能か検証する

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平行２線路の構造

結合器

スチロール コンクリート

タイヤ

断面図 車幅1.1m, 輪距0.925m

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送電側の回路構成

８５ｋHz 高周波電源

インピーダンス変換トランス

・走路と送電側配置

小屋 （高周波電源）

電源とトランス設置部

終端部

平行２線路 終端部

・短絡 ・開放 ・無損失のリアクタンス素子

トラック全長[m] #半周ごとに給電 150 材質 銅

直線部 長辺, 短辺 長さ[m] 30, 7 形状, 厚, 幅[mm] 板, 3, 50

曲線部 ¼周 長さ [m] 16 形状, 肉厚, 直径[mm] 管, 1, 10

二線間間隔[mm] 中央間 150 無負荷時のインピーダンス[Ω] #半周 29+j9

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受電側の回路構成

72V 出力

EDLC 57F

結合器 蓄電器 DC-DC

2重スパイラル構造, 200mm x 1600mm, Φ4mm銅棒, ５．４ターン（４４．５μＨ）

全波整流 ・平滑回路

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アスファルトの影響確認実験 アスファルトプレート

結合器

スチロール コンクリート

タイヤ

断面図 車幅1.1m, 輪距0.925m

アスファルトプレート

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走行中給電の未来

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最後に

ワイヤレス給電システム普及のために必要なこと ■技術の認知度向上 ・安全で便利な技術であることを周知させるには？ ■実証実験のみで終わらず実運用を ・『使える技術』であることの証明だけにとどめない ■さらに多くの応用、適用事例 ・充電の非接触化で利便性が大きく向上するものは？ ・非接触によってのみ実現可能なことはないか？

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ご清聴ありがとうございました

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