日本電動車無線充電：針對電磁場進行人體防護

　　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。預定在長野市運行3年。

　　此外，在早稻田大學的本莊校園，巴士停車場上方設置了太陽能電池，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。我們預計，幾年后將出現(xiàn)大量的EV電池二手產品。這些二手產品很難再用于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

　　電磁感應方式的頻率為50Hz～200kHz。日本總務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。磁共振方式在20kHz左右會引起磁共振，所以范圍設定在了約15MHz以內。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，一次側和二次側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。

　　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。預定在長野市運行3年。

　　此外，在早稻田大學的本莊校園，巴士停車場上方設置了太陽能電池，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。我們預計，幾年后將出現(xiàn)大量的EV電池二手產品。這些二手產品很難再用于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

　　電磁感應方式的頻率為50Hz～200kHz。日本總務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。磁共振方式在20kHz左右會引起磁共振，所以范圍設定在了約15MHz以內。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，一次側和二次側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

　　在模擬結果中，驅動頻率為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）。在實測結果中，巴士的車內外均低于ICNIRP規(guī)定的6.25μT（1998年版）（b）。

　　需要采取對策應對電波法

　　在日本國內，大型無線供電裝置相當于電波法第100條等規(guī)定的高頻利用設備。頻率在10kHz以上、功率超過50W的設備設置時需要申請許可。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也無需設置許可的設備。即獲得了型號指定和型號確認認證的設備。型號指定設備有超聲波加工機和采用電磁感應加熱的復印機等。型號確認設備有電磁爐、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置許可的設備設置。

　　此外，要想使EV無線供電系統(tǒng)實現(xiàn)實用化，在道路上設置也需要申請許可。在道路上設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。今后需要制定相應指南，例如必須耐受多少噸的重量以及滑移率和防水性等。