《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(jìn)行人體防護(hù)
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(jì)劃2011年度在長野縣長野市實(shí)際投入使用。另外,2011年度將制造“WEB-4”巴士,并實(shí)際利用這兩輛車,確認(rèn)保養(yǎng)和檢查的情況以及運(yùn)行上是否存在問題等。預(yù)定在長野市運(yùn)行3年。
Abstract:
Key words :

計(jì)劃在長野縣實(shí)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(jì)劃2011年度在長野縣長野市實(shí)際投入使用。另外,2011年度將制造“WEB-4”巴士,并實(shí)際利用這兩輛車,確認(rèn)保養(yǎng)和檢查的情況以及運(yùn)行上是否存在問題等。預(yù)定在長野市運(yùn)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(dú)具特色。那就是利用了電池“第二生命(Second Life)”的充電站實(shí)證試驗(yàn)。我們預(yù)計(jì),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(shí)證試驗(yàn)。其實(shí)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(jìn)行人體防護(hù)

  電磁感應(yīng)方式的頻率為50Hz~200kHz。日本總務(wù)省電波防護(hù)準(zhǔn)則的對象頻率為10kHz~300GHz,我們的開發(fā)品目前采用22kHz,在防護(hù)準(zhǔn)則的對象范圍之內(nèi)。磁共振方式在20kHz左右會(huì)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(huì)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(huì)導(dǎo)致皮膚癌,最近聽說,接聽手機(jī)時(shí)會(huì)對頭部造成影響等。我個(gè)人認(rèn)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(huì)感覺比較熱而已,不過當(dāng)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(hù)委員會(huì)制定的電磁場人體防護(hù)指南ICNIRP指針進(jìn)行了探討。

  例如,在電動(dòng)巴士上配備我們開發(fā)的22kHz頻率、30kW無線供電系統(tǒng)時(shí),從線圈的截面來看,一次側(cè)和二次側(cè)之間的磁場強(qiáng)度非常高。磁場強(qiáng)度在近場以立方比例衰減。因此,約100mm遠(yuǎn)位置的強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)值更為嚴(yán)格,為6.25μT。即需要離開約300mm遠(yuǎn)。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(jìn)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(dòng)頻率為20kHz時(shí),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(shí)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(dāng)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(shí)需要申請?jiān)S可。而且,100m遠(yuǎn)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(shí),30m遠(yuǎn)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(dāng)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(rèn)認(rèn)證的設(shè)備。型號指定設(shè)備有超聲波加工機(jī)和采用電磁感應(yīng)加熱的復(fù)印機(jī)等。型號確認(rèn)設(shè)備有電磁爐、微波爐以及“Suica”等無線標(biāo)簽讀取裝置。將來,需要推動(dòng)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(shí)現(xiàn)實(shí)用化,在道路上設(shè)置也需要申請?jiān)S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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