電動(dòng)輪椅車電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的解讀

鄧釗 劉浩明 張斌斌 葉瑀 廣東省醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 （廣東 廣州 510663）

內(nèi)容提要： GB/T 18029.21-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動(dòng)輪椅車電磁兼容測(cè)試要求和方法。文章將對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求進(jìn)行解讀，對(duì)測(cè)試方法和符合性判據(jù)進(jìn)行梳理。

由于電動(dòng)輪椅車經(jīng)常行駛在各種各樣的環(huán)境，電動(dòng)輪椅的行駛以及其電池充電器的運(yùn)行不能給環(huán)境帶來(lái)明顯的電磁騷擾，環(huán)境中出現(xiàn)的電磁騷擾也不能明顯降低其性能，GB/T 18029.21標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱為標(biāo)準(zhǔn)）正是針對(duì)電動(dòng)輪椅車的這種特殊性而制訂的。

1.電動(dòng)輪椅車的分類

標(biāo)準(zhǔn)把電動(dòng)輪椅車分成7類，其主要區(qū)別是調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)的方式。目前最常見(jiàn)是A類：帶電子差速轉(zhuǎn)向和電子制動(dòng)控制的輪椅車。標(biāo)準(zhǔn)把輪椅車的電池充電器分為兩類：非車載和隨車攜帶的電池充電器（以下簡(jiǎn)稱為非車載充電器）和帶車載電池充電器的輪椅車（以下簡(jiǎn)稱為車載充電器），其區(qū)別在于充電器是否內(nèi)置于輪椅車且需要工具拆卸。有些輪椅還安裝了不用于驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)裝置，如電動(dòng)腿托架和具有站立、躺下功能的座椅。

2.測(cè)試要求

測(cè)試需準(zhǔn)備電絕緣材質(zhì)支撐系統(tǒng)（用于架空輪椅車，使驅(qū)動(dòng)輪自由旋轉(zhuǎn)）、接地放電線（用于輪椅車和金屬接地平面之間構(gòu)成低阻抗通路）、轉(zhuǎn)速計(jì)（用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速）。如圖1所示，用支撐系統(tǒng)支撐輪椅車，兩臺(tái)轉(zhuǎn)速計(jì)分別放置在左右兩驅(qū)動(dòng)輪邊，測(cè)量口對(duì)準(zhǔn)輪胎，啟動(dòng)輪椅車，設(shè)置驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速的50%±10%。

測(cè)試充電器前，通過(guò)設(shè)置輪椅速度檔位，使放電速率不超過(guò)其5h放電率下運(yùn)行輪椅車，放電至電池生產(chǎn)商規(guī)定的截止電壓。

輪速變化計(jì)算公式見(jiàn)公式（1）和公式（2），平均輪速變化△Savg值不應(yīng)超過(guò)±20%，差動(dòng)輪速度變化△Sdiff值不應(yīng)超過(guò)±25%。

圖1. 支撐系統(tǒng)，接地放電線，轉(zhuǎn)速計(jì)

圖2. 帶靜電的車架放電

抗擾度的符合性判據(jù)：①平均輪速變化和差動(dòng)輪速變化應(yīng)滿足要求，非驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)裝置不應(yīng)運(yùn)動(dòng)；②驅(qū)動(dòng)輪、不用于驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)裝置應(yīng)不運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)剎車應(yīng)不松開(kāi)；③充電器應(yīng)不需人工干預(yù)下正常工作。

3.測(cè)試方法

3.1 發(fā)射測(cè)試

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射發(fā)射測(cè)試將輪椅車按落地式設(shè)備放置，在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于非車載充電器的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試，將充電器作為臺(tái)式設(shè)備，試驗(yàn)負(fù)載作為落地式設(shè)備，在充電器為負(fù)載充電的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于車載充電器則直接將輪椅車按落地式設(shè)備放置，對(duì)輪椅車電池充電狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試。由于電動(dòng)輪椅車可在任何可通過(guò)的地方行駛，所以其輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的限值應(yīng)滿足GB 4824-2013[2]規(guī)定的1組B類的要求。電壓波動(dòng)和閃爍試驗(yàn)在電池放電至截止電壓后即可進(jìn)行，而諧波電流發(fā)射試驗(yàn)前則需將電池充足電，在5h放電率下放電（60±5）min，然后再進(jìn)行測(cè)試。

3.2 靜電放電測(cè)試

輪椅車的靜電放電試驗(yàn)分人體放電和帶靜電的車架兩種放電模式。人體放電模式是模擬人接觸到輪椅車產(chǎn)生的靜電放電，放電點(diǎn)選取方式與YY 0505-2012[3]規(guī)定的相同，但對(duì)立方體外殼電路和近似立方體的車架，需要在每個(gè)面建立放電點(diǎn)，非立方體的則在與其近似尺寸立方體最接近的每個(gè)表面建立放電點(diǎn)。帶靜電的車架放電是模擬輪椅車在行駛過(guò)地毯時(shí)，車架聚集電荷，此時(shí)輪椅車行駛至接地金屬物體附近，車架接觸到該金屬產(chǎn)生的靜電放電。該模式的操作方法比較特殊，在輪椅車行駛過(guò)程中可能與接地金屬物體接觸到的周邊每個(gè)位置建立1試驗(yàn)點(diǎn)，僅使用±8kV空氣放電，將放電槍頭直接接觸在離試驗(yàn)點(diǎn)最近的車架部分，按下放電開(kāi)關(guān)對(duì)車架充電到試驗(yàn)電壓，此時(shí)保持槍頭不動(dòng)，盡可能快速地將放電接地線移動(dòng)到試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行放電（見(jiàn)圖2），每個(gè)極性進(jìn)行10次放電。以上兩種放電模式每次放電間隔至少2s，每次放電過(guò)程中和每次或每組放電后2s，應(yīng)滿足符合性判據(jù)①。

車載充電器的測(cè)試方法只需要在人體放電模式的基礎(chǔ)上增加電源線試驗(yàn)點(diǎn)。每次放電過(guò)程中和每次或每組放電后2s，應(yīng)滿足符合性判據(jù)②，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)滿足符合性判據(jù)③。非車載充電器的測(cè)試方法也跟人體放電模式類似，只需將測(cè)試對(duì)象由輪椅車換成充電器，每次放電過(guò)程中和每次或每組放電后2s，應(yīng)滿足符合性判據(jù)③。

圖3. 輪椅車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射抗擾度測(cè)試

圖4. 非車載充電器輻射抗擾度測(cè)試

3.3 輻射抗擾度測(cè)試

測(cè)試輪椅車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為了使輪椅車測(cè)試面全部處在均勻場(chǎng)內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)要求將輪椅車作為臺(tái)式設(shè)備置于0.8m的絕緣桌上（見(jiàn)圖3）。試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)20V/m，頻率26MHz～2.5GHz，頻率步進(jìn)不超過(guò)1%，駐留時(shí)間至少2s，選擇輪椅的正面、背面和控制器所在面，測(cè)試時(shí)應(yīng)滿足符合性判據(jù)①。

車載充電器的試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)3V/m，頻率80MHz～1GHz，駐留時(shí)間至少2s，測(cè)試方法與輪椅車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相同，測(cè)試時(shí)應(yīng)滿足符合性判據(jù)②。測(cè)試非車載充電器需將充電器作為臺(tái)式設(shè)備，試驗(yàn)負(fù)載作為落地式設(shè)備（見(jiàn)圖4），試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)3V/m，頻率80MHz～1GHz，駐留時(shí)間不小于500ms，試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)滿足符合性判據(jù)③。

3.4 工頻磁場(chǎng)測(cè)試

將輪椅車作為臺(tái)式設(shè)備置于0.8m的絕緣桌上，線圈在XYZ三個(gè)方向?qū)喴诬囀┘?0Hz、60Hz，30V/m的磁場(chǎng)騷擾，測(cè)試時(shí)應(yīng)滿足符合性判據(jù)①。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)充電器的工頻磁場(chǎng)測(cè)試不作要求。

3.5 電快速瞬變脈沖群、浪涌、傳導(dǎo)騷擾、電壓暫降和短時(shí)中斷抗擾度測(cè)試

這些抗擾度試驗(yàn)都是從電源端注入干擾，所以只對(duì)充電器有要求。除了浪涌試驗(yàn)等級(jí)不同（車載充電器做等級(jí)3，非車載充電器做等級(jí)2），其余基本一致，與YY 0505也只有試驗(yàn)等級(jí)上的區(qū)別。

4.小結(jié)

本文對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求以及差異性進(jìn)行了梳理，發(fā)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同輪椅車和不同充電器的測(cè)試要求都有很大的不同，再將其與YY 0505對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)電動(dòng)輪椅車作為醫(yī)療器械，它的每一項(xiàng)電磁兼容測(cè)試都有一定的特殊性。