风暴俱乐部|无线充电技术在电动汽车和医疗设备领域的电磁辐射问题
无线电能传输（Wireless Power Transfer, WPT）技术作为一项新型的电能传输方式 ， 可有效地实现非接触式电能传输 ， 减少触电危险的同时大大地提高了充电系统的安全性 。 随着无线电能传输技术研究的不断加深和推广 ， 无线充电产品将成为未来最有潜力的市场之一 。
由于无线电能传输系统在传播过程中需要借助磁耦合机构将发射侧的电能转化成高频磁场 ， 电磁场是WPT系统传输电能的介质 ， 其带来的电磁辐射问题将给公众的人身安全带来严重的威胁 。 因此 ， 要实现WPT技术的更好发展 ， 尤其在热门应用领域 ， 如电动汽车和植入式医疗设备 ， 就必须解决好电磁辐射安全问题 。
1 电磁测试的国际标准与测试方法随着WPT技术从实验室逐步走向市场 ， 无线电能传输产品也应当符合相关的电磁兼容安全标准 。 ICNIRP导则作为目前认可最广泛的非电离辐射电磁兼容准则 ， 对WPT系统的电磁兼容性设计具有很好的指导作用 ， ICNIRP导则部分重要电磁安全指标见表1 。
表1中 ， 比吸收率SAR常用于表征电磁场对人体组织的辐射效应 ， 国内外学者就是通过SAR这一学量来探究WPT系统对人体电磁辐射影响的 。
表1 ICNIRP导则
目前暂时没有专门针对WPT系统的电磁测试方法 ， 多数情况下仍根据非电离辐射电磁兼容测试方案对WPT系统进行电磁测试 。
2 电动汽车WPT系统的电磁干辐射分析为了更好地推进电动汽车WPT系统的实用化进程 ， 应当充分考虑电动汽车WPT系统的电磁兼容性 。 目前国内外学者对电动汽车WPT系统的电磁安全研究主要集中在耦合线圈产生的电磁辐射对人体的影响 。 通过对电动汽车和人体模型进行参数建模 ， 利用电磁仿真方式探究不同情况下磁耦合线圈产生的高频交流磁场对人体的电磁影响 ， 其中人体模型的SAR值通常用于表征高频磁场对人体辐射的影响 。
有学者通过构建电动汽车充电时的电磁仿真模型 ， 研究了WPT系统工作时对人体的影响 ， 在考虑了汽车底盘屏蔽作用的前提下 ， 仿真实验表明 ， 电动汽车周边的电磁安全指标均满足ICNIRP的限制要求 。
有学者对处于车内不同位置下人体各器官的电流密度、功率密度以及SAR值分布进行了仿真分析 ， 仿真数据表明 ， 电磁辐射干扰的严重程度与人体距离谐振器的距离有关 ， 随着距离的减小 ， 人体受到的电磁干扰会更加的严重 。
有学者对不同姿势下人体模型进行了仿真分析 ， 仿真结果表明当人体平躺在谐振器正上方时 ， 人体受到的电磁辐射影响最严重 。
有学者对耦合线圈完全对准和错位偏移下的电磁辐射场进行了仿真分析 ， 当线圈发生错位偏移时 ， 阻抗失配将导致线圈电流和漏磁量的显著增加 ， 这会使得WPT系统的电磁辐射干扰比完全对准时更加严重 。 需要指明的是 ， 由于电动汽车的底盘对线圈产生的高频磁场有着很好的屏蔽作用 ， 故在多数情况下 ， 车内车外的电磁安全指标仍然能够很好地符合ICNIRP的限制 。
3 植入式医疗设备WPT系统的电磁干扰分析无线电能传输技术对植入式医疗设备有着较高的应用价值 ， 目前国内外已经对心脏起搏器、脊椎刺激器等植入式医疗设备的WPT系统进行了一系列的相关研究 。 同时 ， 植入式医疗设备WPT系统的电磁兼容安全性也引起了许多研究者的关注 。 与电动汽车WPT系统不同 ， 植入式医疗设备WPT系统传输功率仅为mV级 ， 且没有金属屏蔽底盘 。
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