电动轮椅车电磁兼容项目测试方法和总结

鲍怡伶 江苏省医疗器械检验所 （南京 210022）

电动轮椅车电磁兼容项目测试方法和总结

鲍怡伶 江苏省医疗器械检验所 （南京 210022）

电动轮椅车作为辅助行动障碍人士及残疾人移动的设备，是残障人士的必备交通工具，其适用范围很广泛，在医院、家庭皆可使用，因此它的电气性能、安全性能以及电磁兼容性颇为重要。随着电子集成化程度的提高，轮椅车种类繁多，包括是否带电子调速器、带电子差速转向、带电动助力转向和手动制动控制等。所涉及的电磁兼容性也各不相同。本文重点对GB/T18029.21-2012项目进行分析和说明，重点对特殊测试项目进行说明，试验可见电动轮椅车测试的特殊性。

电动轮椅车 电磁兼容测试

0. 引言

由于我国人口老龄化和国民的消费升级，轮椅行业快速发展，目前我国轮椅生产已达300万的生产能力，其中电动轮椅车为10万辆。随着电子集成智能化的发展，电动轮椅车已逐渐成为残障人士的代步工具。

由于轮椅车经常在道路上行驶，需要对固定的或者移动的通信设备或其他射频源发出的射频场具有抗扰性。轮椅车的意外运动变向等会引发伤害事故，故对于电动轮椅车及其充电器，我国均有对其操作性能以及安全的专用标准。电磁兼容方面也有其特殊测试规范，具体测试方法引用GB/T18029.21-2012并结合YY0505-2012进行检测。

其中，GB/T18029.21-2012特别规定了最大速度不超过15km/h残疾人用市内和室外型电动轮椅车和电动代步车电磁辐射和电磁抗扰度的要求和测试方法。

1.电动轮椅车的发射测试

电动轮椅车的行驶及其充电器的运行不能给环境带来明显电磁骚扰，这就需要测试电动轮椅车的发射量。电动轮椅车包括车身驱动系统和充电系统，其中驱动系统只需要测试辐射发射，具体试验方法和要求与一般落地式设备区别不大，按照CISPR11中规定的1组B类设备的辐射发射限值要求测试；而充电系统则需要测试传导发射和辐射发射以及谐波电流、电压波动与闪烁这几项。测试方法也按照1组B类需满足的要求测试。

2.电动轮椅车的抗扰度测试

电动轮椅车的抗扰度测试是所有电磁兼容项目测试中的重点和难点。抗扰度的测试也需要分为驱动系统和充电系统分别进行。其中充电系统包括带车载和非车载式。驱动系统测试时监测的基本性能根据GB/T18029.21-2012中5.2.5的速度和转向的要求进行测试，具体算法参照第11章的计算方法；充电系统测试前需要将轮椅电池组放电至电池生产厂商规定的截止电压，试验时监测轮椅或电池充电状态是否正常。

2.1 射频磁场辐射抗扰度测试

对于轮椅的驱动系统，可选用半电波暗室作为测试场地，将轮椅作为台式设备放置在0.8m的桌面上，定位轮椅车于三个方向分别进行垂直极化和水平极化测试：（1）向前行驶方向面对天线；（2）倒车方向对着天线；（3）控制装置所在侧面对着天线方向。试验频段为26MHz～2.5GHz，试验场强为20V/m，这两点是测试中的重点，也是考验轮椅运转性能的重要测试环节。在26MHz～2.5GHz这一宽频段下，目前没有一款天线可以覆盖整个频段，所以测试时一般需要跟换两三款射频天线，并换极化方向，该试验过程较为复杂；试验时的放大器功率也需要足够的高，需满足20V/m的试验场强需求。设置轮椅转速，控制在前进最高转速的50%±10%，试验时用数字转速表监测左右轮转速，观察并记录转速值，计算差动轮速变化，使该速率变化不超过±25%。选取一台非车载充电系统的轮椅做实例，试验前测试轮椅左轮中速为74.9r/min、右轮中速为74.8r/min，选取80MHz～1GHz频段内试验，试验中测试左轮速度为74.5r/min±5 r/ min、右轮为74.3r/min±5 r/min，选取最不利状态，取Sl,on=69.5r/min、Sr,on=69.3r/min，将测试值带入下式(1)，算得ΔSavg=-7.3%，该变化率的值在±25%要求之内，由此可见，轮椅在该测试频段、该极化方向的驱动系统辐射抗扰度满足要求。

试验布置如下图1所示。

对于轮椅的充电系统，只需测试80MHz～1GHz频段内、试验场强为3V/m下的轮椅充电功能是否正常。若是带车载充电系统，将轮椅置于充电模式，测试方向和布置场地与上驱动系统相同；若是非车载充电系统，同样将电池充电器作为台式设备，注意需将充电器的各侧面进行水平和垂直极化测试。

图1. 轮椅驱动系统控制器侧面垂直极化辐射抗扰度测试布置图

图2. 非车载充电电池空气放电

2.2 静电放电抗扰度测试

对于轮椅驱动系统，按照落地设备试验，选取的试验点可为：电动机壳、变速箱体、电缆、连接器罩、开关按钮、封装外壳电路以及每个近立方体表面上建立试验点。由于轮椅车在驶过地毯时，车架电荷聚集，会通过接近接地金属物放电，则应沿轮椅车在正常行驶中可能与接地金属构件接触的周边每个位置建立试验点。试验电压同GB/T17626.2中规定的基础值相同，使用±2kV、±4kV、±6kV试验电压接触放电和±2kV、±4kV、±8kV试验电压空气放电，在±8kV试验电压对轮椅进行试验时，每次放电过程中和每组放电后2s，轮椅驱动转速和方向应符合标准规定要求。

图3. 轮椅驱动系统工频磁场测试布置图

对于充电系统，带车载充电轮椅车还应完全展开电源线，在尽可能靠近轮椅车车身或车架电源线引出的位置，试验时应在电源线上新增一个试验点。试验中，均保持轮椅不运动，自动刹车不松开，电动装置不运动的状态；对于非车载充电系统，除驱动系统试验点外多增充电器外壳的表面试验点，试验操作可见图2所示。

2.3 工频磁场抗扰度测试

对于轮椅驱动系统，按照GB/T17626.8作为台式设备放于1m感应线圈内，使轮椅驱动轮运动，设置频率为50Hz和60Hz下进行试验，试验时监控转速，在外加场每个方位，轮椅的试验时间应不小于1min，具体布置如下图3。对于轮椅充电系统，测试无特殊要求。

2.4 其余相关抗扰度测试项目说明

其余抗扰度项目均只针对轮椅充电系统测试，带车载电池充电器的轮椅车和非车载，以及随车携带的电池充电器快速瞬变脉冲群抗扰度测试均设置重复频率为100kHz，需用两极性测试，每个极性试验时间大小于1min，不超过2min；浪涌抗扰度试验中需要对电池充电器交流电源端口进行试验，设置在0°、90°、180°和270°，施加5个正脉冲和5个负脉冲，在≤60s的周期内施加连续脉冲；传导骚扰抗扰度试验和电压暂降短时中断抗扰度试验均无特别要求，分别按照GB/ T17626.6和GB/T17626.11基本要求进行测试。

3.结语

根据电动轮椅车的使用环境以及相关风险，电磁干扰和静电放电风险较大，GB/T18029.21-2012中重点对辐射抗扰度、静电放电以及工频磁场抗扰度试验做了更多特殊要求，故本文重点描述了这几项的测试过程。由于电动轮椅车包括充电系统和驱动系统，则其电磁兼容的测试便包括网电源测试和内部电源测试，测试过程较为特殊。

本文对电动轮椅车的电磁兼容专项标准的测试项目做了概要说明，这对于电动轮椅车的电磁兼容测试有相关指导和借鉴的意义。

[1] GB/T18029.21-2012《轮椅车 第21部分：电动轮椅车、电动代步车和电池充电器的电磁兼容性要求和测试方法》.

[2] YY0505-2012《医用电气设备 第1-2部分：安全通用要求 并列标准：电磁兼容 要求和试验》

[3] GB/T17626.2-2006《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》.

[4] GB/T17626.3-2006《电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验》..

[5] GB/T17626.8-2006《电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验》..

The Methods and Summary of Electric Wheelchairs EMC Project Testing

BAO yi-ling Jiangsu Province Institute for Medical Equipment Testing (nanjing 210022)

As as an auxiliary mobile device and disabled mobile equipment, the Electric wheelchair is the necessary traffic tool for people with disabilities. The scope of application for it is very wide, they can be used in the hospital, the family. So their electrical performance, safety performance and electromagnetic compatibility is very important to the patients. With the improvement of degree of electronic integration, there are many different kinds of wheelchairs including whether or not bringing a electronic governor, with electronic differential steering, with electric power steering and manual brake control and so on. These electromagnetic compatibility of the electric wheelchairs are different. This paper was analyzed the GB/T18029.21-2012 projects and instructions and it was focused on the special test items, the particularity of electric wheelchairs test can be found in this paper.

electric wheelchairs, electromagnetic compatibility

1006-6586(2016)06-0060-03

R496

A

2016-03-26