电动轮椅车电磁兼容检测标准解析

闫佩玉，孟志平，肖潇

北京市医疗器械检验研究院电磁兼容室 （北京 101111）

电动轮椅车是可由乘坐者或护理者操作、有一个或多个电机驱动、能电动控制速度且可使用手动或动力转向的供残障者使用的带有座椅支撑的轮式个人移动装置[1]。随着我国医疗器械行业的发展及人们生活水平的提高，社会对老年人和肢体伤残等弱势群体的关注度日渐加强[2]。电动轮椅车成为该群体首选的代步工具，普及率非常高。由于电动轮椅车经常在道路上行驶，使用场所复杂多变，故需对固定及移动的射频源发出的射频干扰具有抗扰性，若电动轮椅车因受到电磁骚扰而产生非预期运动或意外转向，则有可能造成严重不良事件[3]；与此同时，电动轮椅车的行驶及其电池充电器的充放电亦不能给外界环境带来明显的电磁骚扰。GB/T 18029.21-2012《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》是电动轮椅车的专用电磁兼容检测标准。根据电动轮椅车的使用环境和相关风险，该标准对于电动轮椅车的行驶要求与其用作医疗设备的要求一致，充电要求则与其用作家用电器设备的要求一致。相较于医用电气设备电磁兼容行业标准YY 0505-2012《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》[4]及YY 9706.102-2021《医用电气设备 第1-2部分：基本安全和基本性能的通用要求 并列标准：电磁兼容 要求和试验》[5]，专用标准GB/T 18029.21-2012具有其特殊性，本文将对相关适用标准的测试项目、测试要求等进行梳理与解读。

1 电动轮椅车的工作原理和分类

电动轮椅车主要由车架、车轮、控制器、制动系统、蓄电池、座靠垫、扶手等部件组成[6]。电动轮椅车主要依靠控制系统实现前进、转向和制动，控制系统主要由蓄电池、操纵杆、控制器、电机及驱动模块等组成，操纵杆的任意方向运动均会产生两路极性不同、幅值不同的模拟电压信号[7]，控制器将模拟电压信号进行运算和处理，使其转化为电机的驱动控制信号，驱动左、右电机的转向和转速相同或不同，实现电动轮椅车的前进、后退、转向等各种运动模式。电动轮椅车种类繁多，电磁兼容检测主要关注其有源部件，按照驱动系统的不同，标准中将电动轮椅车分为A—G 共7类。不同种类电动轮椅车之间的主要区别为转向功能是否依靠电子差速、制动功能为电动助力还是手动制动等，此外，不同种类电动轮椅车速度及转向稳定性的判定方法亦各有不同；因此，应在电磁兼容检测之初对电动轮椅车进行明确分类。

充电器是电动轮椅车的重要组成部分之一，其正常运行离不开充电器。按照充电器类别不同，可对电动轮椅车整体（非驱动系统）进行分类，分为带车载电池充电器的电动轮椅车以及非车载和随车携带电池充电器的电动轮椅车。车载电池充电器是内置于电动轮椅车且需要工具拆卸的电池充电器[3]，非车载和随车携带电池充电器是指独立于电动轮椅车的电池充电器。考虑到电动轮椅车的预期用途，当其行驶在道路上时，无法满足实时充电的需求，因此，大部分电动轮椅车配置有非车载和随车携带的电池充电器，此类电动轮椅车在日常检测中较为常见。

2 电动轮椅车电磁兼容检测

2.1 适用的电磁兼容标准

在我国，电动轮椅车属于Ⅱ类医疗器械，国内适用的电磁兼容标准主要包括YY 0505-2012、YY 9706.102-2021和GB/T 18029.21-2012。电动轮椅车作为医用电气设备，首先应满足行业通用标准YY 0505-2012及YY 9706.102-2021的要求，在此基础上，还应重点关注专用标准GB/T 18029.21-2012的测试要求。GB/T 18029.21-2012规定了最大速度不超过15 km/h 的残疾人用室内和（或）室外型电动轮椅车和电动代步车以及外接电驱动助力套件的手动轮椅车的电磁兼容辐射和抗扰度的要求和测试方法，同时也设定了相应试验参数[3]。

2.2 电磁兼容检测项目

电动轮椅车的充电器属于家用设备，直接连接到住宅低压供电网设施，GB/T 18029.21-2012标准将电动轮椅车及其充电器分类为1组B 类设备。对于电动轮椅车整体而言，通用标准YY 0505-2012、YY 9706.102-2021适用的测试项目为11项，而具体到电动轮椅车驱动系统、带车载电池充电器的电动轮椅车及非车载和随车携带的电池充电器，这三者的电磁兼容适用项目有所差别，见表1。

表1 GB/T 18029.21-2012规定的电动轮椅车电磁兼容检测项目的测试要求及等级

2.3 运行模式

GB/T 18029.21-2012明确了电动轮椅车驱动系统可设置为两种状态，即行驶状态和非行驶状态；再结合电动轮椅车的驱动系统和电池充电器两个主要组成部分，在电磁兼容检测中，共涉及4种运行模式，模式描述及适用项目见表2。

表2 电动轮椅车的运行模式、供电方式及电磁兼容检测适用项目

2.4 电磁兼容检测中的关注点

2.4.1 静电放电试验

电动轮椅车驱动系统的静电放电试验除了常规的人体放电模式外，还增加了带静电的车架放电模式。人体放电模式按照GB/T 17626.2-2006《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》的规定进行空气放电、接触放电和间接放电，空气放电及接触放电应选取人可触及部件建立放电点，间接放电对电动轮椅车附近的垂直耦合板实施放电。标准GB/T 18029.21-2012要求带静电的车架放电测试是模拟电动轮椅车在行驶过地毯时，车架电荷聚集，然后通过接近接地金属物体放电，测试电动轮椅车[3]。该模式的操作方法比较特殊，操作放电枪头与车架部件直接接触并充电至±8 kV，通过移动放电回路电缆进行放电，正负极性各10次。带静电的车架放电模式仅适用于电动轮椅车的驱动系统，进行空气放电即可。

2.4.2 特殊试验布局

电动轮椅车被归为落地式设备，但标准GB/T 18029.21-2012要求在射频场辐射和工频磁场抗扰度试验中将电动轮椅车（驱动系统及带车载电池充电器的电动轮椅车）作为台式设备进行测试。电动轮椅车整车车架高度较高，但电机、制动系统、蓄电池等有源部件位于电动轮椅车下部，在测试中，将电动轮椅车作为台式设备置于80 cm 绝缘台面上（图1），使有源器件充分暴露于射频场干扰中，以对使用者产生最不利后果的方式进行试验。

图1 射频电磁场辐射试验（行驶状态下典型轮速测试模式）

除以上两个测试项目外，在其余9个电磁兼容检测项目进行试验布局时，一律将电动轮椅车驱动系统及带车载电池充电器的电动轮椅车作为落地式设备，而将非车载和随车携带的电池充电器作为台式设备。在非行驶状态下电池充电器充电测试模式中，电动轮椅车驱动系统作为充电器负载，按照落地式设备布局，电动轮椅车整体可参考组合式设备的试验布局进行测试。

2.4.3 常见不合格项目

在发射试验中，标准GB/T 18029.21-2012要求电动轮椅车应满足1组B 类设备的发射限值要求。对于电动轮椅车驱动系统来说，在进行电磁辐射骚扰项目测试时，需将所有参数设置到说明书规定范围的最大值，如最大前进速度等，电动轮椅车在最大电流状态下工作，电机满负荷运转，同时由于电动轮椅车构造较为特殊，控制器一般位于坐姿的手臂位置，而电机及蓄电池则位于电动轮椅车下部，距离控制器较远，部件之间的连接电缆较长，可形成天线发射效应，故电磁辐射骚扰测试较难通过；此外，控制器及电机本身可能由于电路设计不合理、未合理应用屏蔽滤波技术，从而导致电动轮椅车的辐射骚扰超过标准限值。在进行电动轮椅车电池充电器的端子骚扰电压项目测试时，若充电器未进行合理的电源滤波，则会导致测试结果超出限值要求。

3 电动轮椅车适用的符合性判据

在进行电磁兼容抗扰度测试时，电动轮椅车应能保持基本安全并提供基本性能，若发生影响基本安全和基本性能降低的情况，则不被允许。电动轮椅车应同时满足通用标准YY 0505-2012/YY 9706.102-2021和专用标准GB/T 18029.21-2012的符合性准则及判据。

3.1 YY 0505-2012/YY 9706.102-2021符合性准则

YY 0505-2012/YY 9706.102-2021要求在规定的试验条件下，设备或系统应能提供基本性能并保持安全，不允许存在下列与基本性能和基本安全有关的性能降低，如器件故障、可编程参数改变、工厂默认值复位（制造商的预置值）、运行模式改变、虚假报警、任何预期运行的终止或中断（即使伴有报警）、任何非预期运行的产生，包括非预期或非受控的动作（即使伴有报警）[4]等。

3.2 GB/T 18029.21-2012符合性判据

在选择电磁兼容抗扰度符合性判据时，专用标准优先于通用标准，因此，电动轮椅车在满足通用标准YY 0505-2012/YY 9706.102-2021符合性准则的基础上，应重点关注专用标准GB/T 18029.21-2012的符合性判据，详细说明见表3。

表3 GB/T 18029.21-2012规定的符合性判据

4 小结

电动轮椅车在道路上行驶时，往往会面临复杂多变的电磁环境，射频电磁场干扰和静电放电风险较大，若电动轮椅车对所处环境的电磁干扰缺乏相应抗扰度，则会引发严重的伤害事故。本研究对相关标准的特殊测试要求进行了整理与分析，以期为电动轮椅车电磁兼容检测提供借鉴。