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[解析事例] 電気自動車(EV)のワイヤレス給電時の低周波人体ばく露(LFMF/Human Exposure)

ソルバー
LFMF / Human Exposure
解析対象
人体

ワイヤレス給電中の体内の誘導電界・電流を予測

世界中で EV が普及しつつある中、バッテリーのワイヤレス給電技術の開発が進んでいます。充電プラグを車体にさす従来の給電方式からワイヤレス給電方式に転換することで、EV の利便性が向上し、よりいっそう普及が加速するものと期待されます。

概要

ワイヤレス給電は、EV の利便性を向上させる一方で、周囲に比較的強い低周波電磁界を発生させるので、そのような環境下における人体の安全性を確認することは重要です。

ここでは 以下の2ステップの解析により、ワイヤレス充電時に体内に誘導される 電磁界を計算した例を紹介します。

ステップ1: ワイヤレス充電時に発生する空間電磁界の解析 (LFMFソルバー)
ステップ2: その電磁界を受けた人体内部の電磁界の解析 (LF Human Exposure ソルバー)

※ 人体ばく露解析の機能面の詳細については、下記の特設ページをご覧ください:
https://cae.jsol.co.jp/product/electro/emcstudio/lp/solution1/

ステップ1: ワイヤレス充電時に発生する空間電磁界の解析

まず、図1に示す送受電コイルを 85 kHz で共振させて充電しているとき、車体周辺に発生する空間電磁界分布を、LFMFソルバーで解析しました。地上側が送電用、車体側が受電用のコイルです。図2は、車体の足回りの磁界強度分布を可視化したものです。このように、人体に入射する電磁界を実際の充電状態を想定して計算することができます。
LFMFソルバーは、低周波で金属を透過する磁界を精度よく計算できるよう、特殊な境界条件を採用しており、一般的な高周波ソルバーよりも高精度な計算を実現しています。空気領域のメッシュ分割が不要なモーメント法を採用しているため、このように車体全体を含む広い空間の解析も、高速に行うことができます。

図1 コイルモデル(車体下部に配置)

図2 車体内部の磁界強度コンター図

ステップ2: 人体内部の電磁界の解析

体内の各器官の形状まで表現した 3次元の人体ボクセルモデルを前席に座らせ、ステップ1で求めた充電時の電磁界にさらされた体内に誘導される電磁界を計算しました。図3は、身体の各部分の立体的な電界分布を可視化した結果です。コイルに近い足元や頭部に比較的強い電界が発生していますが、それらの部位においても ICNIRPが定める人体防護ガイドラインに適合していることを確認できました。
EMC Studio は簡単に人体の姿勢や位置を変更できるGUIを備えており、様々なシナリオを想定した安全性評価を行うことができます。

図3 図3 人体内部の誘導電界コンター

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