WPT暴露評価
ワイヤレス給電システムの安全性評価
ワイヤレス給電（WPT）は、電子機器、家庭用電化製品、医療用インプラント、あるいは自動車の充電に使用できる最先端技術である。これらのシステムは人間のすぐ近くで使用されることが多いため、すべてのWPTシステムが、一般市民や専門家の電磁界への曝露を規制するガイドラインに準拠して運用されることが重要である。
WPTシステムの運用には、送受信機器間の距離によって異なるアプローチが用いられる。近距離の場合、ワイヤレス充電器は20kHzから13.56MHzの周波数範囲で動作し、容量性または誘導性カップリングによって電力を伝送する。より長距離の送電やエネルギーハーベスタ（RFIDタグなど）の場合、誘導結合に基づく無線周波数でのWPTデバイスは通常、共振コイルの形で実装される。
方法論
1.Sim4LifeシミュレーションのみによるWPT評価
シングルステップアプローチでは、典型的な被ばくシナリオが使用される。バーチャル・ポピュレーション人体解剖モデル（ViP）を音源の隣に配置し、POSERツールで生成された体位が、WPTシステムの使用目的に対する現実的な暴露条件を反映する。最悪のケース（例えば、システムにもたれかかったり、触れたりした場合）の解析も可能である。その後、計算ファントム内の誘導磁場を抽出し、BRに関して解析する。この種の解析を行うには、P-EM-FDTDソルバーに実装されているような全波法が必要です。
WPTシステムの周波数が10MHz以下の場合、シミュレーションを高速化するソリューションとして、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）フレームワークがあります。ただし、この場合、関連する低周波ソルバー（P-EM-MQS）を使用できるように、準静的条件が満たされているかどうかを確認する必要があります。このソルバーにより、シミュレーションが高速化されます。
2段階のアプローチにより、計算時間を短縮することができます。WPTシステムによって生成された電磁場は、まず解析的または数値的に計算されます。その後、HUYGENSソースを励起するために使用され、P-EM-FDTDソルバーを使用してViPモデル内部の場の評価を行います。この方法では、時間領域で共振構造をシミュレーションする必要はありません。
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2.ソースモデリングの検証
いずれの方法（1段階および2段階アプローチ）においても、WPTシステムソースの数値モデルが物理的デバイスに対応していることを検証することが不可欠であることに留意されたい。これは、空気中や発生源に近い場所での実験的測定や、液体を充填したファントムでの測定によって達成することができます。必要な検証装置はすべて、ZMTまたは当社のパートナー企業であるSchmid & Partner Engineering AG（SPEAG、スイス）から入手できます。
SPEAG社のロボットベースDASY8を使用すれば、実際のWPTシステムから発生する磁場を、自由空間プローブMAGPy-H3Dを使用して空気中で測定し、Sim4Lifeで計算されたソースモデルの結果と比較することができます。
3.DASY8測定とSim4Lifeシミュレーションを組み合わせた手順
DASY8製品ラインに統合されたMAGPy技術に基づくSim4Lifeでは、DASY8モジュールWPTで測定した磁場をインポートすることができます。磁場はP-EM-MQSシミュレーションのソースとして使用できます。測定領域周辺の磁場を外挿することによって計算領域を拡張する新しいアルゴリズムが開発されました。VIP Yoon-sunハンドモデルはSim4Lifeプラットフォームにインポートされ、測定された磁場にさらされます。誘導磁場と比吸収率（SAR）値が計算され、規格で定義されたBR限界値と比較される。
4.送電の最適化
最適なWPTシステムは、可能な限り低い人体曝露で、ソースとデバイス間の最大電力伝達を可能にする。短距離および中距離システムの両方について、一般的なコイルモデルを使用し、共振コイル間の結合効率を周波数と距離の関数として計算することが可能である。ViPモデルを使用することにより、すべての結合効率について被ばくレベルを評価することができる。そして、WPTシステム設計者は、被ばくガイドラインを遵守しながら、最高の電力伝送を提供する構成を選択することができます。このようにして、システムの設計段階で、市場投入までの時間とコストの両方を削減することができます。
手続きの概要
ドキュメンテーション
参考文献
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出版物
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