WPT 노출 평가
무선 전력 전송 시스템의 안전 노출 평가
무선 전력 전송(WPT)은 전자기기, 가전제품, 의료용 임플란트, 심지어 차량 충전에 사용될 수 있는 최첨단 기술입니다. 이러한 시스템은 종종 사람과 가까운 곳에서 사용되기 때문에 모든 WPT 시스템은 일반 대중과 전문가의 전자기장 노출을 규제하는 가이드라인을 준수하여 작동하는 것이 중요합니다.
송신 장치와 수신 장치 사이의 거리에 따라 WPT 시스템을 작동하는 데 다양한 접근 방식이 사용됩니다. 단거리의 경우 무선 충전기는 20kHz~13.56MHz의 주파수 범위에서 작동하며 정전식 또는 유도성 결합으로 전력을 전송할 수 있습니다. 장거리 전력 전송 또는 에너지 하베스터(예: RFID(무선 주파수 식별) 태그)의 경우 유도 결합을 기반으로 하는 무선 주파수의 WPT 장치는 일반적으로 공진 코일 형태로 구현됩니다
방법론
1. Sim4Life 시뮬레이션만을 기반으로 한 WPT 평가
단일 단계 접근법에서는 일반적인 피폭 시나리오가 사용됩니다. 가상 인구 인체 해부학 모델(ViP)은 소스 옆에 배치되며, POSER 도구로 생성된 신체 자세는 WPT 시스템 사용 목적에 맞는 현실적인 노출 조건을 반영합니다. 최악의 경우(예: 시스템에 기대거나 만지는 경우)에 대한 분석도 가능합니다. 그런 다음 컴퓨터 팬텀에서 유도된 필드를 추출하여 BR과 관련하여 분석합니다. 이러한 유형의 분석을 수행하려면 P-EM-FDTD 솔버에 구현된 전파 기술이 필요합니다.
WPT 시스템의 주파수가 10MHz 미만인 경우 고성능 컴퓨팅 (HPC) 프레임워크가 시뮬레이션을 가속화할 수 있는 솔루션입니다. 그러나 이 경우 관련 저주파 솔버(P-EM-MQS)를 사용할 수 있도록 준정적 조건이 충족되는지 확인해야 합니다. 이 솔버를 사용하면 시뮬레이션 속도가 빨라집니다.
2단계 접근 방식을 통해 컴퓨팅 시간을 단축할 수 있습니다. 먼저 WPT 시스템에서 생성된 전자기장을 분석적 또는 수치적으로 계산합니다. 그런 다음 HUYGENS 소스를 여기시키는 데 사용되며, 이는 다시 P-EM-FDTD 솔버를 사용하여 ViP 모델 내부의 필드를 평가하는 데 사용됩니다. 이러한 방식으로 시간 영역에서 공진 구조를 시뮬레이션할 필요가 없습니다.
2. 소스 모델링 검증
두 가지 방법(단일 및 2단계 접근법)의 경우, WPT 시스템 소스의 수치 모델이 실제 장치와 일치하는지 검증하는 것이 필수적입니다. 이는 공기 중 및 소스에 가까운 곳과 액체로 채워진 팬텀에서 실험 측정을 통해 달성할 수 있습니다. 필요한 모든 검증 장비는 ZMT 또는 파트너 회사인 슈미드 앤 파트너 엔지니어링 AG(스위스 SPEAG)에서 구할 수 있습니다.
SPEAG의 로봇 기반 DASY8을 사용하면 자유 공간 프로브 MAGPy-H3D를 사용하여 실제 WPT 시스템에서 생성된 자기장을 공기 중에서 측정하고 Sim4Life에서 계산된 소스 모델 결과와 비교할 수 있습니다.
3. DASY8 측정과 Sim4Life 시뮬레이션을 결합하는 절차
DASY8 제품 라인에 통합된 MAGPy 기술을 기반으로 하는 Sim4Life에서 DASY8 모듈 WPT로 측정한 자기장을 가져올 수 있습니다. 그런 다음 자기장을 모든 P-EM-MQS 시뮬레이션의 소스로 사용할 수 있습니다. 측정 영역 주변의 자기장을 외삽하여 계산 영역을 확장하는 새로운 알고리즘이 개발되었습니다. VIP 윤선 손 모델을 Sim4Life 플랫폼으로 가져온 다음 측정된 자기장에 노출시킵니다. 유도 자계와 비흡수율(SAR) 값을 계산하고 표준에 정의된 BR 한계와 비교합니다.
4. 전력 전송 최적화
최적의 WPT 시스템을 사용하면 인체 노출을 최소화하면서 소스와 디바이스 간에 최대 전력을 전송할 수 있습니다. 단거리 및 중거리 시스템 모두에서 일반 코일 모델을 사용하여 주파수 및 거리의 함수로서 공진 코일 간의 결합 효율을 계산할 수 있습니다. ViP 모델을 사용하면 모든 결합 효율에 대해 노출 수준을 평가할 수 있습니다. 그런 다음 WPT 시스템 설계자는 노출 가이드라인을 준수하면서 가장 높은 전력 전송을 제공하는 구성을 선택할 수 있습니다. 이러한 방식으로 시스템 설계 단계에서 시장 출시 기간과 비용을 모두 줄일 수 있습니다
절차 개요
문서
참고 자료
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지원팀에 요청 시 제공되는 검증 보고서
- P-EM-FDTD 모듈 검증
- P-EM-QS 모듈 검증
- ViP의 인구 커버리지