東南大學(xué)電氣工程學(xué)院、江蘇省智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備重點實驗室的研究人員陳琛,、黃學(xué)良等,，在2015年第19期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文指出，近來,，無線電能傳輸技術(shù)受到了越來越廣泛的關(guān)注,，同時，該技術(shù)也被嘗試應(yīng)用于電動汽車以實現(xiàn)電動汽車的無線充電,。與能量在自由空間傳播相比,，電動汽車無線充電時的電磁環(huán)境有很大不同，而電磁安全問題也變得日益突出,。

基于上述問題,，首先分析了該領(lǐng)域的安全限制與標準問題，其次通過仿真分析了電動汽車充電時的參數(shù)變化,、電磁環(huán)境以及對人體的影響,，最后通過電動汽車試驗來驗證仿真結(jié)果，系統(tǒng)實現(xiàn)了約為3.5kW的能量傳輸,。該研究可以為無線充電電動汽車的優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù),。

隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益加深，發(fā)展電動汽車（EV）被世界公認為解決方法之一[1],。隨著電動汽車的快速增長,，必然會對電動汽車的充電方式多樣化和方便性提出更高的要求。目前各國電動汽車的充電主要以充電站,、充電樁或換電池的模式為主,，而電池充電站的建設(shè)成為制約電動汽車發(fā)展的最大瓶頸。

無線電能傳輸技術(shù)（WPT）作為一項新興技術(shù)，目前已經(jīng)商業(yè)化運作主要應(yīng)用于手機,、電腦,、隨身聽等小功率設(shè)備的充電上，而基于無線電能傳輸技術(shù)的電動汽車也成為各大汽車廠商以及科研機構(gòu)的關(guān)注焦點[2],。

與充電站等接觸式充電方式相比,，電動汽車的無線充電可以解決火花、積塵,、接觸損耗,、機械磨損等一系列有線充電帶來的問題，同時可以實現(xiàn)停車位自動充電和移動供電,，由此可以降低對電池容量的要求,，降低電動汽車購買成本，增強電動汽車的續(xù)航能力,。隨著WPT技術(shù)的成熟,，電動汽車將是無線充電設(shè)備領(lǐng)域中最具潛力的市場。

隨著無線充電電動汽車的推廣,，其電磁環(huán)境及安全問題也勢必會暴露于公眾的視野中,。無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用于電動汽車時的工作狀態(tài)，將區(qū)別于能量在自由空間中傳播的情況[3-10],，除WPT系統(tǒng)自身的耦合外,，還存在與外部環(huán)境的耦合，車身,、底盤等因素將對系統(tǒng)周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生影響，從而使系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化,，而該耦合將嚴重影響到系統(tǒng)的工作狀態(tài)與穩(wěn)定性,。另一方面，若要進一步推進無線充電電動汽車的發(fā)展應(yīng)用,，對其充電時電磁安全性研究十分關(guān)鍵,。

美國汽車工程師協(xié)會(SAE)將輕型電動汽車無線充電的標準頻帶確立在85kHz，頻帶范圍為81.38kHz~90.00kHz,，這一頻段的安全標準,，大部分發(fā)達國家依據(jù)國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）制定的《Guidelinesfor Limiting Exposure to Time Varying Electric, Magnetic and ElectromagneticFields （up to 300 GHz）》、美國國家標準協(xié)會（ANSI）和美國電子電氣工程師協(xié)會（IEEE）共同制定的《IEEE Standard for Safety Levels withRespect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields 3 kHz to300 GHz》這兩個準則為基礎(chǔ)制定本國的法律規(guī)范,，我國也出臺了一系列與電磁安全相關(guān)的法規(guī)和標準[11-12],，如表1所示。

表1 ICNIRP 導(dǎo)則與征求意見稿電磁安全導(dǎo)出限值的對照

表1中中國的數(shù)據(jù)為我國最新的征求意見稿,，由表1可見,，我國在電磁安全限制上的要求要嚴于國際標準，國家將會越來越加強對電磁環(huán)境安全的監(jiān)管與要求，因此開展相關(guān)工作十分必要,。

本文首先對電動汽車無線充電系統(tǒng)與人體建模,，并通過仿真分析電動汽車周圍電磁環(huán)境以及金屬底盤對系統(tǒng)參數(shù)和性能的影響，同時分析了電動汽車充電時對人體各個器官的作用,。最后通過實驗驗證了仿真結(jié)果,。

圖1 基于WPT的電動汽車充電模型

結(jié)論

電動汽車在無線充電時的電磁環(huán)境具有與其它設(shè)備工作時不同的性質(zhì)，無線充電電動汽車的各項參數(shù)（自感,、互感）與其在能量自由傳播時相比將會發(fā)生很大變化,，從而對工作頻率、功率,、效率等產(chǎn)生影響,。

因此，本文通過仿真分析電動汽車無線充電時的電磁環(huán)境問題,，可以對無線充電系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置,、系統(tǒng)在電動汽車上的位置、底盤的改裝起到指導(dǎo)作用,。

同時通過分析電動汽車無線充電時的電磁環(huán)境變化以及對人體的影響可以看出,，無線充電電動汽車滿足國內(nèi)外關(guān)于電磁安全的相關(guān)標準，由此可以減少公眾對該技術(shù)的顧慮,，有利于無線電能傳輸技術(shù)在電動汽車領(lǐng)域的推廣與發(fā)展,。