《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為EV無線充電(四):針對電磁場進行人體防護
摘要: WEB-3除了在埼玉縣早稻田大學(xué)的本莊校園使用外,,還計劃2011年度在長野縣長野市實際投入使用,。另外,2011年度將制造“WEB-4”巴士,,并實際利用這兩輛車,,確認保養(yǎng)和檢查的情況以及運行上是否存在問題等,。預(yù)定在長野市運行3年。
Abstract:
Key words :

計劃在長野縣實際投入使用

  WEB-3除了在埼玉縣早稻田大學(xué)的本莊校園使用外,,還計劃2011年度在長野縣長野市實際投入使用,。另外,2011年度將制造“WEB-4”巴士,并實際利用這兩輛車,,確認保養(yǎng)和檢查的情況以及運行上是否存在問題等,。預(yù)定在長野市運行3年。

  此外,,在早稻田大學(xué)的本莊校園,,巴士停車場上方設(shè)置了太陽能電池,可利用太陽能電池發(fā)電的電力通過無線供電系統(tǒng)為巴士充電,。

  本莊校園的電池利用方法獨具特色,。那就是利用了電池“第二生命(Second Life)”的充電站實證試驗。我們預(yù)計,,幾年后將出現(xiàn)大量的EV電池二手產(chǎn)品,。這些二手產(chǎn)品很難再用于EV,但可用于定置用途,。因此,,我們在本莊校園設(shè)置了與巴士配備的電池相同的定置用途電池,用于實證試驗,。其實是想使用二手產(chǎn)品,,但由于目前還沒有二手品,因此使用了新品,。如果這期間巴士的電池壽命到頭,,我們打算作為定置用途使用。

針對電磁場進行人體防護

  電磁感應(yīng)方式的頻率為50Hz~200kHz,。日本總務(wù)省電波防護準則的對象頻率為10kHz~300GHz,,我們的開發(fā)品目前采用22kHz,在防護準則的對象范圍之內(nèi),。磁共振方式在20kHz左右會引起磁共振,,所以范圍設(shè)定在了約15MHz以內(nèi)。此外,,電波方式中微波為2.45GHz,,激光方式為375THz。

  所有情況下的頻率都要比光低,。如果高于光的頻率,,就會像X射線一樣對人類的基帶來影響。即使是在光中,,紫外線等也可能會導(dǎo)致皮膚癌,,最近聽說,接聽手機時會對頭部造成影響等,。我個人認為,,無線供電利用的頻帶對人體的影響大部分是熱量方面的,,最多只會感覺比較熱而已,不過當然還是沒有電磁波最好,。

  因此,,我們圍繞國際非電離輻射防護委員會制定的電磁場人體防護指南ICNIRP指針進行了探討。

  例如,,在電動巴士上配備我們開發(fā)的22kHz頻率,、30kW無線供電系統(tǒng)時,從線圈的截面來看,,一次側(cè)和二次側(cè)之間的磁場強度非常高,。磁場強度在近場以立方比例衰減。因此,,約100mm遠位置的強度為72μT,。雖然日本沒有規(guī)定,不過德國規(guī)定心臟起搏器的最大容許磁力線密度為66.5μT,。所以,需要離開100mm以上的距離,。

  1998年版ICNIRP針對普通公眾的標準值更為嚴格,,為6.25μT。即需要離開約300mm遠,。因此,,我們設(shè)置的線圈使外壁在300mm以外處,盡量減小了對人體的影響,。

  不過,,2010年11月ICNIRP指針進行了部分修改,規(guī)定放寬很多,,100kHz以內(nèi)頻率的最大容許磁力線密度為27μT,。這表示離開約150mm左右的位置即可,對我們而言,,更容易采取對策了(圖13),。

 
圖13:對漏磁場有規(guī)定
在模擬結(jié)果中,驅(qū)動頻率為20kHz時,,心臟起搏器的最大容許磁力線密度降至66.5μT以下是在100mm附近(a),。在實測結(jié)果中,巴士的車內(nèi)外均低于ICNIRP規(guī)定的6.25μT(1998年版)(b),。

需要采取對策應(yīng)對電波法

  在日本國內(nèi),,大型無線供電裝置相當于電波法第100條等規(guī)定的高頻利用設(shè)備。頻率在10kHz以上,、功率超過50W的設(shè)備設(shè)置時需要申請許可,。而且,,100m遠處的電場規(guī)定值為1mV/m以下且高頻輸出功率為500W以上時,30m遠處的電場規(guī)定值需要在√(P/500)mV/m以下,。P表示裝置的輸出功率,。

  要想符合該規(guī)定數(shù)值相當困難。我們在電波暗室和屏蔽室獲取了數(shù)據(jù),,提出了許可申請,。

  另一方面,也有即使功率超過50W也無需設(shè)置許可的設(shè)備,。即獲得了型號指定和型號確認認證的設(shè)備,。型號指定設(shè)備有超聲波加工機和采用電磁感應(yīng)加熱的復(fù)印機等。型號確認設(shè)備有電磁爐,、微波爐以及“Suica”等無線標簽讀取裝置,。將來,需要推動無線供電裝置也作為這種無需設(shè)置許可的設(shè)備設(shè)置,。

  此外,,要想使EV無線供電系統(tǒng)實現(xiàn)實用化,在道路上設(shè)置也需要申請許可,。在道路上設(shè)置需要符合道路法第32條的規(guī)定,。另外,道路使用許可在道路交通法第77條中有規(guī)定,,需要獲得所屬公安局及道路管理者的許可,。

  不過,目前的情況是道路要求還沒有完全確定,。今后需要制定相應(yīng)指南,,例如必須耐受多少噸的重量以及滑移率和防水性等。

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