電動(dòng)輪椅車電磁兼容項(xiàng)目測試方法和總結(jié)

鮑怡伶 江蘇省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所 （南京 210022）

電動(dòng)輪椅車電磁兼容項(xiàng)目測試方法和總結(jié)

鮑怡伶 江蘇省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所 （南京 210022）

電動(dòng)輪椅車作為輔助行動(dòng)障礙人士及殘疾人移動(dòng)的設(shè)備，是殘障人士的必備交通工具，其適用范圍很廣泛，在醫(yī)院、家庭皆可使用，因此它的電氣性能、安全性能以及電磁兼容性頗為重要。隨著電子集成化程度的提高，輪椅車種類繁多，包括是否帶電子調(diào)速器、帶電子差速轉(zhuǎn)向、帶電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和手動(dòng)制動(dòng)控制等。所涉及的電磁兼容性也各不相同。本文重點(diǎn)對GB/T18029.21-2012項(xiàng)目進(jìn)行分析和說明，重點(diǎn)對特殊測試項(xiàng)目進(jìn)行說明，試驗(yàn)可見電動(dòng)輪椅車測試的特殊性。

電動(dòng)輪椅車 電磁兼容測試

0. 引言

由于我國人口老齡化和國民的消費(fèi)升級，輪椅行業(yè)快速發(fā)展，目前我國輪椅生產(chǎn)已達(dá)300萬的生產(chǎn)能力，其中電動(dòng)輪椅車為10萬輛。隨著電子集成智能化的發(fā)展，電動(dòng)輪椅車已逐漸成為殘障人士的代步工具。

由于輪椅車經(jīng)常在道路上行駛，需要對固定的或者移動(dòng)的通信設(shè)備或其他射頻源發(fā)出的射頻場具有抗擾性。輪椅車的意外運(yùn)動(dòng)變向等會(huì)引發(fā)傷害事故，故對于電動(dòng)輪椅車及其充電器，我國均有對其操作性能以及安全的專用標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容方面也有其特殊測試規(guī)范，具體測試方法引用GB/T18029.21-2012并結(jié)合YY0505-2012進(jìn)行檢測。

其中，GB/T18029.21-2012特別規(guī)定了最大速度不超過15km/h殘疾人用市內(nèi)和室外型電動(dòng)輪椅車和電動(dòng)代步車電磁輻射和電磁抗擾度的要求和測試方法。

1.電動(dòng)輪椅車的發(fā)射測試

電動(dòng)輪椅車的行駛及其充電器的運(yùn)行不能給環(huán)境帶來明顯電磁騷擾，這就需要測試電動(dòng)輪椅車的發(fā)射量。電動(dòng)輪椅車包括車身驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和充電系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只需要測試輻射發(fā)射，具體試驗(yàn)方法和要求與一般落地式設(shè)備區(qū)別不大，按照CISPR11中規(guī)定的1組B類設(shè)備的輻射發(fā)射限值要求測試；而充電系統(tǒng)則需要測試傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射以及諧波電流、電壓波動(dòng)與閃爍這幾項(xiàng)。測試方法也按照1組B類需滿足的要求測試。

2.電動(dòng)輪椅車的抗擾度測試

電動(dòng)輪椅車的抗擾度測試是所有電磁兼容項(xiàng)目測試中的重點(diǎn)和難點(diǎn)?？箶_度的測試也需要分為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和充電系統(tǒng)分別進(jìn)行。其中充電系統(tǒng)包括帶車載和非車載式。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測試時(shí)監(jiān)測的基本性能根據(jù)GB/T18029.21-2012中5.2.5的速度和轉(zhuǎn)向的要求進(jìn)行測試，具體算法參照第11章的計(jì)算方法；充電系統(tǒng)測試前需要將輪椅電池組放電至電池生產(chǎn)廠商規(guī)定的截止電壓，試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測輪椅或電池充電狀態(tài)是否正常。

2.1 射頻磁場輻射抗擾度測試

對于輪椅的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可選用半電波暗室作為測試場地，將輪椅作為臺式設(shè)備放置在0.8m的桌面上，定位輪椅車于三個(gè)方向分別進(jìn)行垂直極化和水平極化測試：（1）向前行駛方向面對天線；（2）倒車方向?qū)χ炀€；（3）控制裝置所在側(cè)面對著天線方向。試驗(yàn)頻段為26MHz～2.5GHz，試驗(yàn)場強(qiáng)為20V/m，這兩點(diǎn)是測試中的重點(diǎn)，也是考驗(yàn)輪椅運(yùn)轉(zhuǎn)性能的重要測試環(huán)節(jié)。在26MHz～2.5GHz這一寬頻段下，目前沒有一款天線可以覆蓋整個(gè)頻段，所以測試時(shí)一般需要跟換兩三款射頻天線，并換極化方向，該試驗(yàn)過程較為復(fù)雜；試驗(yàn)時(shí)的放大器功率也需要足夠的高，需滿足20V/m的試驗(yàn)場強(qiáng)需求。設(shè)置輪椅轉(zhuǎn)速，控制在前進(jìn)最高轉(zhuǎn)速的50%±10%，試驗(yàn)時(shí)用數(shù)字轉(zhuǎn)速表監(jiān)測左右輪轉(zhuǎn)速，觀察并記錄轉(zhuǎn)速值，計(jì)算差動(dòng)輪速變化，使該速率變化不超過±25%。選取一臺非車載充電系統(tǒng)的輪椅做實(shí)例，試驗(yàn)前測試輪椅左輪中速為74.9r/min、右輪中速為74.8r/min，選取80MHz～1GHz頻段內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)中測試左輪速度為74.5r/min±5 r/ min、右輪為74.3r/min±5 r/min，選取最不利狀態(tài)，取Sl,on=69.5r/min、Sr,on=69.3r/min，將測試值帶入下式(1)，算得ΔSavg=-7.3%，該變化率的值在±25%要求之內(nèi)，由此可見，輪椅在該測試頻段、該極化方向的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射抗擾度滿足要求。

試驗(yàn)布置如下圖1所示。

對于輪椅的充電系統(tǒng)，只需測試80MHz～1GHz頻段內(nèi)、試驗(yàn)場強(qiáng)為3V/m下的輪椅充電功能是否正常。若是帶車載充電系統(tǒng)，將輪椅置于充電模式，測試方向和布置場地與上驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相同；若是非車載充電系統(tǒng)，同樣將電池充電器作為臺式設(shè)備，注意需將充電器的各側(cè)面進(jìn)行水平和垂直極化測試。

圖1. 輪椅驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制器側(cè)面垂直極化輻射抗擾度測試布置圖

圖2. 非車載充電電池空氣放電

2.2 靜電放電抗擾度測試

對于輪椅驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按照落地設(shè)備試驗(yàn)，選取的試驗(yàn)點(diǎn)可為：電動(dòng)機(jī)殼、變速箱體、電纜、連接器罩、開關(guān)按鈕、封裝外殼電路以及每個(gè)近立方體表面上建立試驗(yàn)點(diǎn)。由于輪椅車在駛過地毯時(shí)，車架電荷聚集，會(huì)通過接近接地金屬物放電，則應(yīng)沿輪椅車在正常行駛中可能與接地金屬構(gòu)件接觸的周邊每個(gè)位置建立試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)電壓同GB/T17626.2中規(guī)定的基礎(chǔ)值相同，使用±2kV、±4kV、±6kV試驗(yàn)電壓接觸放電和±2kV、±4kV、±8kV試驗(yàn)電壓空氣放電，在±8kV試驗(yàn)電壓對輪椅進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，每次放電過程中和每組放電后2s，輪椅驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速和方向應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

圖3. 輪椅驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工頻磁場測試布置圖

對于充電系統(tǒng)，帶車載充電輪椅車還應(yīng)完全展開電源線，在盡可能靠近輪椅車車身或車架電源線引出的位置，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在電源線上新增一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)中，均保持輪椅不運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)剎車不松開，電動(dòng)裝置不運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；對于非車載充電系統(tǒng)，除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)點(diǎn)外多增充電器外殼的表面試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)操作可見圖2所示。

2.3 工頻磁場抗擾度測試

對于輪椅驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按照GB/T17626.8作為臺式設(shè)備放于1m感應(yīng)線圈內(nèi)，使輪椅驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，設(shè)置頻率為50Hz和60Hz下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)監(jiān)控轉(zhuǎn)速，在外加場每個(gè)方位，輪椅的試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)不小于1min，具體布置如下圖3。對于輪椅充電系統(tǒng)，測試無特殊要求。

2.4 其余相關(guān)抗擾度測試項(xiàng)目說明

其余抗擾度項(xiàng)目均只針對輪椅充電系統(tǒng)測試，帶車載電池充電器的輪椅車和非車載，以及隨車攜帶的電池充電器快速瞬變脈沖群抗擾度測試均設(shè)置重復(fù)頻率為100kHz，需用兩極性測試，每個(gè)極性試驗(yàn)時(shí)間大小于1min，不超過2min；浪涌抗擾度試驗(yàn)中需要對電池充電器交流電源端口進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)置在0°、90°、180°和270°，施加5個(gè)正脈沖和5個(gè)負(fù)脈沖，在≤60s的周期內(nèi)施加連續(xù)脈沖；傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)和電壓暫降短時(shí)中斷抗擾度試驗(yàn)均無特別要求，分別按照GB/ T17626.6和GB/T17626.11基本要求進(jìn)行測試。

3.結(jié)語

根據(jù)電動(dòng)輪椅車的使用環(huán)境以及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，電磁干擾和靜電放電風(fēng)險(xiǎn)較大，GB/T18029.21-2012中重點(diǎn)對輻射抗擾度、靜電放電以及工頻磁場抗擾度試驗(yàn)做了更多特殊要求，故本文重點(diǎn)描述了這幾項(xiàng)的測試過程。由于電動(dòng)輪椅車包括充電系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，則其電磁兼容的測試便包括網(wǎng)電源測試和內(nèi)部電源測試，測試過程較為特殊。

本文對電動(dòng)輪椅車的電磁兼容專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的測試項(xiàng)目做了概要說明，這對于電動(dòng)輪椅車的電磁兼容測試有相關(guān)指導(dǎo)和借鑒的意義。

[1] GB/T18029.21-2012《輪椅車 第21部分：電動(dòng)輪椅車、電動(dòng)代步車和電池充電器的電磁兼容性要求和測試方法》.

[2] YY0505-2012《醫(yī)用電氣設(shè)備 第1-2部分：安全通用要求 并列標(biāo)準(zhǔn)：電磁兼容 要求和試驗(yàn)》

[3] GB/T17626.2-2006《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)》.

[4] GB/T17626.3-2006《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)》..

[5] GB/T17626.8-2006《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 工頻磁場抗擾度試驗(yàn)》..

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