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えりかまつかた
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1 ブロードバンドワイヤレスフォーラムにおけるワイヤレス電力伝送技術の標準化石田和人 (BWF WPT-WG 標準開発部会主査 ) クアルコムジャパン 2012 年 7 月 5 日

2 講演の内容ワイヤレス電力伝送への期待ワイヤレスブロードバンドフォーラムの標準化への取り組みポータブルデバイス家電向けWPT 技術の標準化検討状況 EV/PHEV 応用技術向けWPT 技術の標準化検討状況 CJK( 日中韓 ) 標準化会合とAWGでのWPT 議論今後の展望と課題 WPT = Wireless Power Transmission ( または Transfer): ワイヤレス電力伝送 EV/PHEV = Electric Vehicles / Plug-in Hybrid Electric Vehicles CJK = China Japan Korea AWG = Asia Pacific Telecommunity Wireless Group: アジア太平洋電気通信共同体の無線グループ 2

3 参考文献 [1] 庄木裕樹ワイヤレス電力伝送技術に関する最新の標準化動向とブロードバンドワイヤレスフォーラムにおける取り組み日経エレクトロニクスワイヤレス給電シンポジウム 2012 資料 2012 年 4 月 24 日 [2] ブロードバンドワイヤレスフォーラムワイヤレス電力伝送ワーキンググループワイヤレス電力で伝送の利用に関するガイドライン技術資料 BWF TR 版 2011 年 4 月 16 日 [3] Qualcomm Regulatory Compliance Assessment for Loosely-Coupled Wireless Power Transfer Qualcomm Contribution to CEA R6.3 WG4 16-May-2012 Meeting (Dallas, TX) [4] M.Park discussion summary on WPT SIG a TTA Contribution CJK-IMT31-020_TTA, June 7-8, Dalian, China [5] AWG-12/OUT-12, TERMS OF REFERENCE FOR TASK GROUP ON WIRELESS POWER TRANSMISSION, Xiamen, China, April 12,

4 ワイヤレス電力伝送 (WPT) への期待 WPT: Wireless Power Transmission (or Transfer)

5 端末機器の充電の進化 Before Before After After 5

6 将来の自動車の給電方式駐車中に給電ワイヤレスで 6

7 電力と伝送距離の関係 [1] 10kW 電気自動車への充電電車への給電 ( 市電クラス ) 動作時の電力1cm 1m 10m 7 1kW 100W 10W ゲーム (PS3 クラス ) 壁掛け液晶 TV アイロンドライホットプレーヤート液晶ポータブルTV プリンターノートPC ( インクジェット ) 扇風機ポータブルDVD ビデオカメラ携帯デジカメ初期段階の利用シーンデジタルオーディオリモコン電動ハブラシシェーバー 10cm 無線による伝送距離掃除機技術の進展制度等の整備により利用シーンが拡大 7

8 ワイヤレス電力伝送の市場予想 8 日経エレクトロニクス ( 号 ) より 8

9 ブロードバンドワイヤレスフォーラムのワイヤレス電力伝送技術標準化への取り組み

10 WPT 利用ガイドライン 1.0 版制定 (2011 年 4 月 )[2] 現在 2.0 版策定中 2012 年度中公開予定 10

11 電力伝送距ガイドライン 1.0 版での利用シーンの分類 [1] 10m 1m 離10cm 利用シーン1 利用シーン 2 家庭内のデジタル家電の小電力ワイヤレス電力伝送利用シーン 3 家庭内のデジタル家電の中電力ワイヤレス電力伝送利用シーン 4 大電力ワイヤレス電力伝送および特殊用途 1cm 家庭内のデジタル家電の非接触ワイヤレス電力伝送 10W 100W 1kW 10kW 送信電力 11

12 12 ガイドライン 1.0 版での利用シーン具体例と技術的特徴 [1][2] 利用シーン想定する利用シーン具体的な適用例その利用シーンの仕様機能など利用シーン 1 利用シーン 2 利用シーン 3 利用シーン 4 家庭内のデジタル家電の非接触ワイヤレス電力伝送家庭内屋外 ( 情報 KIOSK など ) のデジタル家電の小電力ワイヤレス電力伝送家庭内の家電の中電力ワイヤレス電力伝送大電力ワイヤレス電力伝送および特殊用途 1 携帯電話 (P2P 充電共通充電公共充電 ) 2 ノート PC ( 卓上充電公共充電 ) その他デジタル家電機器などへの充電 1 携帯電話 2 ノート PC 3 壁掛け TV ポータブル TV 4 デジカメビデオカメラ 5 携帯型プレーヤー 6 音響機器 ( スピーカーヘッドホンなど ) 7 照明器具 8 産業機器 9 医療機器 10 ゲーム機器 ( リモコン含む ) などへのワイヤレス電源供給無線充電 1 据置型家電 ( 冷蔵庫洗濯機エアコンなど ) 2 発熱系家電 ( ドライヤーアイロン炊飯器ホットプレートなど ) 3 掃除機 4 大型 TV など AV 家電機器などへのワイヤレス電源供給無線充電 1 電気自動車トラム ( 路面電車 ) などへのワイヤレス電源供給無線充電 2 工場内機器など産業向け応用 1 非破壊給電システム (FTTH 関連など ) 1 周波数 :10kHz~10MHz ISM 帯 (13MHz 27MHz 40MHz) 2 送電電力 :~50W 3 電力伝送距離 :10cm 以内 1 周波数 :10kHz~10MHz ISM 帯 (13MHz 27MHz 40MHz) 2 送電電力 :~50W 3 電力伝送距離 : 数 m まで 1 周波数 :10kHz~10MHz ISM 帯 (13MHz 27MHz 40MHz) 2 送電電力 :50~1kW 3 電力伝送距離 : 壁面床面机面から数 10cm 程度 1 周波数 :10kHz~10MHz ISM 帯 (13MHz 27MHz 40MHz) 2 送電電力 :1kW~ 数 10kW 3 電力伝送距離 :30cm 程度まで 1 周波数 : 数十 khz~ 数 GHz 2 送電電力 : 数 W~20W 3 電力伝送距離 :10cm 程度

13 標準化の視点 (1) 強制規格か任意規格か法律や制度で明確に規定されるもの相互接続性 ( インターオペーラビリティ ) のためのもの (2) 応用製品は何か家電機器用電気自動車充電用など利用シーン毎の伝送電力伝送距離などが異なる (3) 電力伝送方式による区別電磁誘導方式磁界共振方式電界結合方式電界共振方式電波放射方式 (4) 垂直規格か水平規格か応用製品毎に規格化? 全ての応用に関わる規格 ( 人体防護関係など ) 13

14 14 WPT 標準開発部会の発足 (2012 年 3 月 )

15 標準開発部会の活動国内での WPT 標準規格化を行う体制の構築 WTP 標準開発部会を設置 ( 約 25 組織個人が参加 ) オープンなプロセス国内では ARIB 規格化を目標 ARIB の標準化プロトコルを準用グローバル対応のため関係組織と連携家電機器から電気自動車応用まで網羅利用シーン 1~4 の全てを対象当面の活動内容標準化希望の WPT 技術の調査しサブグループ設立サブグループごとにワークプランを策定サブグループは標準規格案のドラフトを行うドラフトは標準開発部会と WPT-WG で詳細にレビューされ承認されれば ARIB 規格会議へ標準規格案として提案される候補周波数の検討と決定標準化における互換性インターオペラビリティの定義 15

16 16 標準開発部会とその構成

17 17 関連省庁標準化団体との連携

18 サブグループ構成 (6/21 現在 ) サブグループ SG1 名称 ( 案 ) 強結合型 WPT 技術メンバ社数利用シーン製品技術的要件備考 1 利用シーン 1(2 含む ), 携帯電話ポータブル機器むけ磁界共鳴, 電磁誘導, D < 10 cm, PW < 50 W, CEA R6.3 WG5 相当英 )Tightly Coupled WPT SG2 弱結合型 WPT 技術 9 利用シーン 2(1 含む ), 携帯電話ポータブル機器タブレットノート PC 一般家電品等磁界共鳴, 電磁誘導, D(max):10 cm~1m PW < 50 W, CEA R6.3 WG4 相当英 ) Loosely Coupled WPT SG3 50W 超送信電力 WPT 技術 8 利用シーン 3, 大型 TV 白物家電など家電品電気用品等磁界共鳴, 電磁誘導 D(max): 0 cm~1m PW > 50 W, 英 )50W-plus Tx Power WPT SG2, SG4 との再構成も視野 SG4 EV および PHEV 向け WPT 技術 13 利用シーン 4 ( 電気自動車プラグインハイブリット自動車等 ) 磁界共鳴, 電磁誘導 D < 30 cm, PW > 1kW 英 ) EV & PHEV (Electric and Plug-in Hybrid Electric Vehicles) WPT SG5 SG6 マイクロ波応用 WPT 技術電界結合型 WPT 技術 5 利用シーン 2,4 マイクロ波送電 (GHz) 英 ) Microwave WPT 5 利用シーン1 電界結合 ( 電界共鳴 ) 英 ) Electric Field Coupling WPT 18

19 サブグループ構成するにあたってサブグループ構成において考慮した点標準化の希望があるものを元に構成標準化すべき技術と適用製品群で明確に分ける各 SG 名称は可能な限り技術的な文言を使用しその技術特徴がわかるようにする最終的にサブグループでレビュー後 SDG で承認ハーモナイゼーションを考慮サブグループ設立の条件関係する広い範囲の者で協議された結果であること多くの参加メンバからの支持が得られていること (3 社以上の支持 ) 無差別に誰でも広く議論へ参加できること標準化された規格がユーザや社会へ貢献するものであること製品化されるものであり広くユーザに利用され市場も限定的でないことサブグループ設立の手順サブグループ提案の受理 ( 随時受け付け ) サブグループ構成案に対してメンバ募集を行う設立の条件案に合致すればサブグループを設立するサブグループごとにリーダを決定するサブグループごとに作業範囲と項目およびワークプランの詳細を作成 19

20 ポータブルデバイス家電向けワイヤレス電力伝送標準化の検討状況

21 ポータブルデバイス家電向け周波数検討 (SG2) 6.78MHz を ISM バンドとして使用する要望多数他の ISM バンドの要望あり Qi との周波数共用の要望あり他との共用の要望あり既存システムとの共存検討を調査制御信号伝送の検討 20k-105k 100k-205k 110k-205k 200k 6.78M 6.78M の数は提案数 13.56M 27.12M 40.68M Frequency (Hz) 21

22 22 グローバル標準化動向マップ [1] 中国 CCSA 規格提案韓国 TTA PG709 MFAN 韓国国内協調について協議中リエゾン関係構築中連携 TR 作成提案 BWF 米国 CEA R6.3 ARIB IEC TC100 Wireless Power Subcommittee WG1 nomenclature WG2 regulatory compliance WG3 efficiency and standby measurement WG4 highly resonant wireless power transfer WG5 tightly coupled wireless power transfer 規格化提案今後の連携を検討中 WPT-WG WPT 標準開発部会 TR 作成連携 Stage 0 Project TR 作成 JEITA 規格化提案? AV&IT 標準化委員会ワイヤレス給電対応 PG 企業アライアンス A4WP WPC Qi が CEA b として規格化予定日本磁界共鳴方式電磁誘導方式

23 米国 CEA における周波数と高周波暴露解析の一例 [3] Virtual Family モデルを用いて典型的な利用シーンを想定しシミュレーション CEA R6.5 WG4 で 468 khz と 6.78 MHz で評価結果を紹介 Simulation model 1 Place the charger tray on a table Simulation model 2 Place the charger tray on a nightstand 23

24 EV/PHEV 向けワイヤレス電力伝送標準化の検討状況 EV/PHEV: Electric Vehicles/ Plug-in Hybrid Electric Vehicles

25 EV/PHEV 向け WPT 周波数検討 (SG4) 25 既存システムとの干渉を可能な限り排除する 10kHz 150kHz 内の周波数で多くの共存検討が行われている国際周波数協調を考慮制御信号伝送の検討

26 UL 2750 グローバル標準化動向マップ [1] 連携インフラ側の安全性などの規格化 SAE J2954 T/F 連携? IEC TC69 SC21 ISO TC22 連携 PT インダクティブ充電システム IEC 日本 BWF ARIB 規格化提案 WPT-WG WPT 標準開発部会連携連携 JARI 日本側受け皿非接触給電 SWG 連携リエゾン関係 JSAE ワイヤレス給電システム技術部門委員会 26

27 CJK 標準化会合と AWG での WPT 議論 CJK: China-Japan-Korea( 各国から CCSA,ARIB,TTA が WPT 議論に参加 ) AWG: Asia Pacific Telecommunity Wireless Group アジア太平洋電気通信共同体の無線グループ WPT: Wireless Power Transmission ( または Transfer)

28 CJK 標準化会合での WPT 議論 2012 年 3 月宮崎での会合で Special Interest Group (SIG) 設立合意 WPT 6/7-8 中国大連 CJK 会合での WPT SIG に関する合意日中韓で標準化検討する全ての WPT 技術を対象日中韓で WPT 標準化に関する情報を共有日中韓で WPT 標準化に影響を与える諸規則に関する情報を共有 Technical Report を上記情報から作成将来 CJK WPT-SIG から AWG や ITU への入力を想定 SIG 全体のリードを韓国 TTA/Lim 氏が担当 Technical Report の Editor を ARIB/BWF 石田が担当 BWF からの入力を検討するワークプラン [4] Approval of ToR Developing TR1 and TR2 Approval of TR1 Review of TRs Approval of TR2 June/2012 Sep/2012 Dec/2012 Mar/2013 Jun/2013 Technical Report 1 Technical Report 2 28

29 AWG での WPT 議論第 12 回 AWG 会合が 2012/4/10-13, 中国 Xiamen で開催韓国からWPTに関するTask Group 設立が提案され承認されるとともに以下のTerms of Reference が合意された : Terms of Reference [5]: To gather following information Applications (by using inductive and resonant technologies) Potential market Relevant technical and operational characteristics for WPT Standardization efforts in the world To study following questions What category of spectrum usage should administrations consider? (e.g., ISM or others) What radio frequency bands are suitable for WPT? What steps are required to make sure radio services protected from the usage of WPT? What are impacts on human body from RF exposure of WPT? Based on the above studies, to develop the recommendation and/or report, as appropriate WPT に関し日本がリードしていく入力の検討が必要 29

30 今後の展望と課題

31 標準化活動の展望標準開発部会サブグループ構成の整備現行規則に対する WPT 標準化方針の検討 ( 電波法関連規則の修正依頼必要性等 ) 国際協調への取り組みサブグループワークプランの策定標準規格が必要となる時期 ( 市場要求国際標準化の情勢他を考慮 ) 標準規格案策定のスケジュール標準案策定の計画および手順 Use Case 明確化技術提案検討評価ハーモナイズの方法他周波数要求条件国内外情勢の調査と要求条件の策定および希望周波数の提案結果を順次報告書としてまとめ関連会合や組織に紹介し情報共有を図る 6 月 : 国内外周波数情勢の共有と現状の分析 7 月 :WPT 技術要求条件の確認技術的背景の確認ハーモナイズの可能性など 8 月 : 要求条件のまとめ 9 月 : 関連省庁へ提案国内外関連会合で紹介し情報を共有関連会合 CJK 標準化会合 :9/5-6 ( 韓国 ) AWG: 2012 年 9 月 12-14( ベトナム ) 31

32 おわりにワイヤレス電力伝送への期待は大きく実用化に向けた開発が今後もどんどん加速標準化の動きが活発化し国内外の関連組織間の連携が進む国内においてもブロードバンドワイヤレスフォーラムが中心となった標準開発体制を構築し標準規格化を検討する場が出来あがった国内外に製品が普及するための検討が標準開発部会で進められることを希望するその一方新しい技術であるがゆえに周波数や制度化人体防護指針対策など多くの解決すべき課題があり多くの専門家の知見を必要としているワイヤレス電力伝送技術に関わる各分野 ( 技術開発制度標準化など ) の関係者の今後の活躍に大いに期待 32

33 ありがとうございました

資料1－3

資料1－3 WPT (2017) ( ) *JST Center of Innovation ( 13- ) Last 5X * 16 8, 15 7, 14 6 METLAB 16 20, 15 18 WPT * IEEE MTTS Wireless Power Transfer Conference ( 11-, ) MTTS TC-26 (Wireless Energy Transfer and Conversion