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 =

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

2012年7月5日

石田

和人

(BWF WPT-WG 標準開発部会主査)

クアルコムジャパン

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

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-01 1.0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 “Email 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, 2012

ワイヤレス電力伝送（WPT）への期待

5

端末機器の充電の進化

Before

After

Before

After

将来の自動車の給電方式

7

7

ビデオカメラ

プリンター

（インク ジェット）

ゲーム

（PS3クラス）

リモコン・電動ハブラシ、シェーバー

電力と伝送距離の関係

[1]

無線による伝送距離

10cm

10W

100W

1kW

10kW

1cm

1m

10m

動作時の電力

デジタルオーディオ

携帯・デジカメ

ポータブルDVD

壁掛け液晶TV

ノートPC

液晶ポータブルTV

掃除機

電気自動車への充電

ホットプレー

ト

アイロン・ドライ

ヤー

電車への給電

（市電クラス）

扇風機

初期段階の利用シーン

技術の進展、制度等の整備

により利用シーンが拡大

8

ワイヤレス電力伝送の市場予想

ブロードバンドワイヤレスフォーラムの

WPT利用ガイドライン 1.0版制定(2011年4月)

[2]

http://bwf-yrp.net/update/2011/04/post.html

現在、2.0版策定中。

2012年度中公開予定。

11

ガイドライン1.0版での利用シーンの分類

［1］

送信電力

10cm

10W

100W

1kW

10kW

1cm

1m

10m

電力伝送距離

利用シーン1

家庭内のデジタル家電 の非接触ワイヤレス電力伝送

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4

大電力ワイヤレス電力伝送 および特殊用途

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

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 家庭内のデジタル家 電の非接触ワイヤレ ス電力伝送 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 利用シーン2 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 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 利用シーン3 家庭内の家電の中 電力ワイヤレス電力 伝送 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 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 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非破壊給電システム（ＦＴＴＨ関連など） 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）

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

17

サブグループ構成（6/21現在）

サブグ ループ 名称（案） メンバ 社数 利用シーン・製品 技術的要件 備考 SG1 強結合型WPT 技術 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 マイクロ波応 用WPT技術 ５ 利用シーン2,4 マイクロ波送電(GHz) 英) Microwave WPT SG6 電界結合型 WPT技術 ５ 利用シーン1 電界結合（電界共鳴） 英) Electric Field Coupling WPT

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

ポータブルデバイス・家電向け

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

★

の数は提案数

20k-105k

110k-205k

100k-205k

6.78M

13.56M

27.12M 40.68M

200k–

6.78M

Frequency (Hz)

グローバル標準化動向マップ

［1］

米国CEA R6.3

韓国TTA PG709

リエゾン関係 構築中

企業アライアンス

協調について 協議中

ARIB

IEC TC100

WPC

電磁誘導方式

A4WP

MFAN

規格提案

中国CCSA

韓国国内

磁界共鳴方式 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？

日本

QiがCEA-2042.5bとして 規格化予定 規格化 提案 連携 _今後の 連携を 検討中 Stage 0 Project

JEITA

BWF

WPT-WG

WPT標準

開発部会

AV&IT標準化委員会

ワイヤレス

給電対応PG

連携 TR作成、提案 TR作成 TR作成

23

米国CEAにおける周波数と高周波暴露解析の一例

[3]

Place the charger tray on a table

Simulation model 1

•

“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

Place the charger tray on a nightstand

EV/PHEV向けワイヤレス電力伝送

標準化の検討状況

25

EV/PHEV向けWPT周波数検討 (SG4)



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

グローバル標準化動向マップ

[1]

日本

TC69

PT 61980

SC21

TC22

インダクティブ充電システム ・IEC 61980 連携？ 日本側 受け皿 リエゾン 関係 連携

JARI

非接触給電SWG

JSAE

ワイヤレス給電 システム 技術部門委員会

ARIB

規格化 提案 連携 連携 連携

UL 2750

J2954 T/F

連携 インフラ側の 安全性などの規格化

SAE

IEC

ISO

BWF

WPT-WG

WPT標準

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)

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。

Approval of

ToR

_{TR1 and TR2}

Developing

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

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

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）

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。