電動輪椅車電磁兼容檢測標準解析

閆佩玉，孟志平，肖瀟

北京市醫(yī)療器械檢驗研究院電磁兼容室 （北京 101111）

電動輪椅車是可由乘坐者或護理者操作、有一個或多個電機驅(qū)動、能電動控制速度且可使用手動或動力轉(zhuǎn)向的供殘障者使用的帶有座椅支撐的輪式個人移動裝置[1]。隨著我國醫(yī)療器械行業(yè)的發(fā)展及人們生活水平的提高，社會對老年人和肢體傷殘等弱勢群體的關(guān)注度日漸加強[2]。電動輪椅車成為該群體首選的代步工具，普及率非常高。由于電動輪椅車經(jīng)常在道路上行駛，使用場所復(fù)雜多變，故需對固定及移動的射頻源發(fā)出的射頻干擾具有抗擾性，若電動輪椅車因受到電磁騷擾而產(chǎn)生非預(yù)期運動或意外轉(zhuǎn)向，則有可能造成嚴重不良事件[3]；與此同時，電動輪椅車的行駛及其電池充電器的充放電亦不能給外界環(huán)境帶來明顯的電磁騷擾。GB/T 18029.21-2012《輪椅車 第21 部分：電動輪椅車、電動代步車和電池充電器的電磁兼容性要求和測試方法》是電動輪椅車的專用電磁兼容檢測標準。根據(jù)電動輪椅車的使用環(huán)境和相關(guān)風(fēng)險，該標準對于電動輪椅車的行駛要求與其用作醫(yī)療設(shè)備的要求一致，充電要求則與其用作家用電器設(shè)備的要求一致。相較于醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容行業(yè)標準YY 0505-2012《醫(yī)用電氣設(shè)備 第1-2部分：安全通用要求 并列標準：電磁兼容 要求和試驗》[4]及YY 9706.102-2021《醫(yī)用電氣設(shè)備 第1-2部分：基本安全和基本性能的通用要求 并列標準：電磁兼容 要求和試驗》[5]，專用標準GB/T 18029.21-2012具有其特殊性，本文將對相關(guān)適用標準的測試項目、測試要求等進行梳理與解讀。

1 電動輪椅車的工作原理和分類

電動輪椅車主要由車架、車輪、控制器、制動系統(tǒng)、蓄電池、座靠墊、扶手等部件組成[6]。電動輪椅車主要依靠控制系統(tǒng)實現(xiàn)前進、轉(zhuǎn)向和制動，控制系統(tǒng)主要由蓄電池、操縱桿、控制器、電機及驅(qū)動模塊等組成，操縱桿的任意方向運動均會產(chǎn)生兩路極性不同、幅值不同的模擬電壓信號[7]，控制器將模擬電壓信號進行運算和處理，使其轉(zhuǎn)化為電機的驅(qū)動控制信號，驅(qū)動左、右電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速相同或不同，實現(xiàn)電動輪椅車的前進、后退、轉(zhuǎn)向等各種運動模式。電動輪椅車種類繁多，電磁兼容檢測主要關(guān)注其有源部件，按照驅(qū)動系統(tǒng)的不同，標準中將電動輪椅車分為A—G 共7類。不同種類電動輪椅車之間的主要區(qū)別為轉(zhuǎn)向功能是否依靠電子差速、制動功能為電動助力還是手動制動等，此外，不同種類電動輪椅車速度及轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的判定方法亦各有不同；因此，應(yīng)在電磁兼容檢測之初對電動輪椅車進行明確分類。

充電器是電動輪椅車的重要組成部分之一，其正常運行離不開充電器。按照充電器類別不同，可對電動輪椅車整體（非驅(qū)動系統(tǒng)）進行分類，分為帶車載電池充電器的電動輪椅車以及非車載和隨車攜帶電池充電器的電動輪椅車。車載電池充電器是內(nèi)置于電動輪椅車且需要工具拆卸的電池充電器[3]，非車載和隨車攜帶電池充電器是指獨立于電動輪椅車的電池充電器。考慮到電動輪椅車的預(yù)期用途，當(dāng)其行駛在道路上時，無法滿足實時充電的需求，因此，大部分電動輪椅車配置有非車載和隨車攜帶的電池充電器，此類電動輪椅車在日常檢測中較為常見。

2 電動輪椅車電磁兼容檢測

2.1 適用的電磁兼容標準

在我國，電動輪椅車屬于Ⅱ類醫(yī)療器械，國內(nèi)適用的電磁兼容標準主要包括YY 0505-2012、YY 9706.102-2021和GB/T 18029.21-2012。電動輪椅車作為醫(yī)用電氣設(shè)備，首先應(yīng)滿足行業(yè)通用標準YY 0505-2012及YY 9706.102-2021的要求，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)重點關(guān)注專用標準GB/T 18029.21-2012的測試要求。GB/T 18029.21-2012規(guī)定了最大速度不超過15 km/h 的殘疾人用室內(nèi)和（或）室外型電動輪椅車和電動代步車以及外接電驅(qū)動助力套件的手動輪椅車的電磁兼容輻射和抗擾度的要求和測試方法，同時也設(shè)定了相應(yīng)試驗參數(shù)[3]。

2.2 電磁兼容檢測項目

電動輪椅車的充電器屬于家用設(shè)備，直接連接到住宅低壓供電網(wǎng)設(shè)施，GB/T 18029.21-2012標準將電動輪椅車及其充電器分類為1組B 類設(shè)備。對于電動輪椅車整體而言，通用標準YY 0505-2012、YY 9706.102-2021適用的測試項目為11項，而具體到電動輪椅車驅(qū)動系統(tǒng)、帶車載電池充電器的電動輪椅車及非車載和隨車攜帶的電池充電器，這三者的電磁兼容適用項目有所差別，見表1。

表1 GB/T 18029.21-2012規(guī)定的電動輪椅車電磁兼容檢測項目的測試要求及等級

2.3 運行模式

GB/T 18029.21-2012明確了電動輪椅車驅(qū)動系統(tǒng)可設(shè)置為兩種狀態(tài)，即行駛狀態(tài)和非行駛狀態(tài)；再結(jié)合電動輪椅車的驅(qū)動系統(tǒng)和電池充電器兩個主要組成部分，在電磁兼容檢測中，共涉及4種運行模式，模式描述及適用項目見表2。

表2 電動輪椅車的運行模式、供電方式及電磁兼容檢測適用項目

2.4 電磁兼容檢測中的關(guān)注點

2.4.1 靜電放電試驗

電動輪椅車驅(qū)動系統(tǒng)的靜電放電試驗除了常規(guī)的人體放電模式外，還增加了帶靜電的車架放電模式。人體放電模式按照GB/T 17626.2-2006《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》的規(guī)定進行空氣放電、接觸放電和間接放電，空氣放電及接觸放電應(yīng)選取人可觸及部件建立放電點，間接放電對電動輪椅車附近的垂直耦合板實施放電。標準GB/T 18029.21-2012要求帶靜電的車架放電測試是模擬電動輪椅車在行駛過地毯時，車架電荷聚集，然后通過接近接地金屬物體放電，測試電動輪椅車[3]。該模式的操作方法比較特殊，操作放電槍頭與車架部件直接接觸并充電至±8 kV，通過移動放電回路電纜進行放電，正負極性各10次。帶靜電的車架放電模式僅適用于電動輪椅車的驅(qū)動系統(tǒng)，進行空氣放電即可。

2.4.2 特殊試驗布局

電動輪椅車被歸為落地式設(shè)備，但標準GB/T 18029.21-2012要求在射頻場輻射和工頻磁場抗擾度試驗中將電動輪椅車（驅(qū)動系統(tǒng)及帶車載電池充電器的電動輪椅車）作為臺式設(shè)備進行測試。電動輪椅車整車車架高度較高，但電機、制動系統(tǒng)、蓄電池等有源部件位于電動輪椅車下部，在測試中，將電動輪椅車作為臺式設(shè)備置于80 cm 絕緣臺面上（圖1），使有源器件充分暴露于射頻場干擾中，以對使用者產(chǎn)生最不利后果的方式進行試驗。

圖1 射頻電磁場輻射試驗（行駛狀態(tài)下典型輪速測試模式）

除以上兩個測試項目外，在其余9個電磁兼容檢測項目進行試驗布局時，一律將電動輪椅車驅(qū)動系統(tǒng)及帶車載電池充電器的電動輪椅車作為落地式設(shè)備，而將非車載和隨車攜帶的電池充電器作為臺式設(shè)備。在非行駛狀態(tài)下電池充電器充電測試模式中，電動輪椅車驅(qū)動系統(tǒng)作為充電器負載，按照落地式設(shè)備布局，電動輪椅車整體可參考組合式設(shè)備的試驗布局進行測試。

2.4.3 常見不合格項目

在發(fā)射試驗中，標準GB/T 18029.21-2012要求電動輪椅車應(yīng)滿足1組B 類設(shè)備的發(fā)射限值要求。對于電動輪椅車驅(qū)動系統(tǒng)來說，在進行電磁輻射騷擾項目測試時，需將所有參數(shù)設(shè)置到說明書規(guī)定范圍的最大值，如最大前進速度等，電動輪椅車在最大電流狀態(tài)下工作，電機滿負荷運轉(zhuǎn)，同時由于電動輪椅車構(gòu)造較為特殊，控制器一般位于坐姿的手臂位置，而電機及蓄電池則位于電動輪椅車下部，距離控制器較遠，部件之間的連接電纜較長，可形成天線發(fā)射效應(yīng)，故電磁輻射騷擾測試較難通過；此外，控制器及電機本身可能由于電路設(shè)計不合理、未合理應(yīng)用屏蔽濾波技術(shù)，從而導(dǎo)致電動輪椅車的輻射騷擾超過標準限值。在進行電動輪椅車電池充電器的端子騷擾電壓項目測試時，若充電器未進行合理的電源濾波，則會導(dǎo)致測試結(jié)果超出限值要求。

3 電動輪椅車適用的符合性判據(jù)

在進行電磁兼容抗擾度測試時，電動輪椅車應(yīng)能保持基本安全并提供基本性能，若發(fā)生影響基本安全和基本性能降低的情況，則不被允許。電動輪椅車應(yīng)同時滿足通用標準YY 0505-2012/YY 9706.102-2021和專用標準GB/T 18029.21-2012的符合性準則及判據(jù)。

3.1 YY 0505-2012/YY 9706.102-2021符合性準則

YY 0505-2012/YY 9706.102-2021要求在規(guī)定的試驗條件下，設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)能提供基本性能并保持安全，不允許存在下列與基本性能和基本安全有關(guān)的性能降低，如器件故障、可編程參數(shù)改變、工廠默認值復(fù)位（制造商的預(yù)置值）、運行模式改變、虛假報警、任何預(yù)期運行的終止或中斷（即使伴有報警）、任何非預(yù)期運行的產(chǎn)生，包括非預(yù)期或非受控的動作（即使伴有報警）[4]等。

3.2 GB/T 18029.21-2012符合性判據(jù)

在選擇電磁兼容抗擾度符合性判據(jù)時，專用標準優(yōu)先于通用標準，因此，電動輪椅車在滿足通用標準YY 0505-2012/YY 9706.102-2021符合性準則的基礎(chǔ)上，應(yīng)重點關(guān)注專用標準GB/T 18029.21-2012的符合性判據(jù)，詳細說明見表3。

表3 GB/T 18029.21-2012規(guī)定的符合性判據(jù)

4 小結(jié)

電動輪椅車在道路上行駛時，往往會面臨復(fù)雜多變的電磁環(huán)境，射頻電磁場干擾和靜電放電風(fēng)險較大，若電動輪椅車對所處環(huán)境的電磁干擾缺乏相應(yīng)抗擾度，則會引發(fā)嚴重的傷害事故。本研究對相關(guān)標準的特殊測試要求進行了整理與分析，以期為電動輪椅車電磁兼容檢測提供借鑒。