電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)會(huì)危害人體健康嗎？
2018-10-24 11:14:35??????點(diǎn)擊：
日前寶馬已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了蓄電池充電機(jī)無線充電的商業(yè)化，且寶馬已經(jīng)在德國開始提供安裝GroundPad的服務(wù)，未來將在中國、英國、美國、日本市場開啟。據(jù)了解，2018年5月，寶馬530e iPerformance蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)正式在德國上市。這為那些想買電動(dòng)汽車卻為充電發(fā)愁的消費(fèi)者來說，寶馬的蓄電池充電機(jī)無線充電技術(shù)為未來電動(dòng)汽車充電提供了更多可能。
截止目前，電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電功率較低、成本較高，更適合插電混合動(dòng)力車型。隨著時(shí)間的推移，相信研發(fā)水平和成本控制都將邁入新的階段。但電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中產(chǎn)生的高頻電磁波，對(duì)人體健康的影響一直存在著較大的爭議。
日前，省部共建電工裝備可靠性與智能化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所等單位的研究人員發(fā)布最新科研成果。研究表明，在電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)產(chǎn)生的空間電磁場不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生安全危害，為消除公眾對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電電磁暴露的顧慮提供了可靠依據(jù)。有關(guān)論文已發(fā)表在2018年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》第1期增刊上，題目為“電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)對(duì)人體及體內(nèi)植入器件電磁安全研究”。
目前，對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電的主要手段為利用充電站、蓄電池充電機(jī)-充電樁或更換電池的方法，這些方法均存在環(huán)境適應(yīng)性及自由性等問題。隨著電動(dòng)汽車的市場占有率越來越高，電動(dòng)汽車如何更加安全、便捷的充電成為電動(dòng)汽車普及過程中需要突破的主要障礙之一。
無線電能傳輸技術(shù)是一種采用非接觸方式，利用電磁波在空間中的傳播特性，實(shí)現(xiàn)電能無線傳輸?shù)募夹g(shù)，將其利用于電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電領(lǐng)域中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)靜止或移動(dòng)中的電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)蓄電池充電機(jī)無線充電，充電方式更加便捷；并且能夠有效解決有線充電時(shí)電源接頭處易產(chǎn)生火花、磨損等的問題，使充電過程更加安全。因此電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電已成為無線電能傳輸技術(shù)中的重要研究領(lǐng)域。
但是，由于生物組織吸收電磁波后會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而引起組織器官產(chǎn)生較為明顯的溫度變化。因此，電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電技術(shù)是否對(duì)人體存在傷害呢？
科研人員通過仿真建模的方式，研究了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中產(chǎn)生的高頻電磁波對(duì)人體健康的影響。他們應(yīng)用多物理場有限元軟件模擬電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中產(chǎn)生的空間電磁場，將電磁場與溫度場進(jìn)行耦合，計(jì)算人體在電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中吸收的電磁輻射，并且分析了由于電磁波的熱效應(yīng)對(duì)人體器官及體內(nèi)植入器件導(dǎo)致的溫升效果。
圖1：主要器官溫升分布圖（其中肺部溫升最大，為2.56×10-3℃，大腦部位溫升最小，為0.3×10-3℃。）
當(dāng)人體處于電磁場環(huán)境中時(shí)，在同等距離條件下，人體平躺在諧振器正上方時(shí)，人體組織所受到的電磁輻射影響最嚴(yán)重，并且當(dāng)人體站立在無線電能傳輸系統(tǒng)側(cè)面，人體在面對(duì)諧振器時(shí)所受到的電磁輻射影響較大。
圖2：植入起搏器后溫升分布（心臟起搏器最大溫升為3.13×10-3℃，植入心臟起搏器后人體主要器官溫度并未發(fā)生明顯變化。）
因此，在該項(xiàng)研究中，以人體平躺在諧振器正上方位置為參考，對(duì)傳熱模型進(jìn)行了仿真分析，得到了人體器官及體內(nèi)植入式器件的溫升分布?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，人體器官及體內(nèi)植入式器件在無線電能傳輸過程中的溫升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人體正常自我調(diào)節(jié)水平。
結(jié)果表明，在電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)發(fā)射功率為3.7kW、工作頻率在100kHz的情況下，由其產(chǎn)生的空間電磁場不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生安全危害。該研究成果有助于破解公眾對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，相信在更多科研人員的努力下，更安全高效的無線電能傳輸技術(shù)將在電動(dòng)汽車充電行業(yè)中得到更多的應(yīng)用。
截止目前，電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電功率較低、成本較高，更適合插電混合動(dòng)力車型。隨著時(shí)間的推移，相信研發(fā)水平和成本控制都將邁入新的階段。但電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中產(chǎn)生的高頻電磁波，對(duì)人體健康的影響一直存在著較大的爭議。
日前，省部共建電工裝備可靠性與智能化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所等單位的研究人員發(fā)布最新科研成果。研究表明，在電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)產(chǎn)生的空間電磁場不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生安全危害，為消除公眾對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電電磁暴露的顧慮提供了可靠依據(jù)。有關(guān)論文已發(fā)表在2018年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》第1期增刊上，題目為“電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)對(duì)人體及體內(nèi)植入器件電磁安全研究”。
目前，對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電的主要手段為利用充電站、蓄電池充電機(jī)-充電樁或更換電池的方法，這些方法均存在環(huán)境適應(yīng)性及自由性等問題。隨著電動(dòng)汽車的市場占有率越來越高，電動(dòng)汽車如何更加安全、便捷的充電成為電動(dòng)汽車普及過程中需要突破的主要障礙之一。
無線電能傳輸技術(shù)是一種采用非接觸方式，利用電磁波在空間中的傳播特性，實(shí)現(xiàn)電能無線傳輸?shù)募夹g(shù)，將其利用于電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電領(lǐng)域中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)靜止或移動(dòng)中的電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)蓄電池充電機(jī)無線充電，充電方式更加便捷；并且能夠有效解決有線充電時(shí)電源接頭處易產(chǎn)生火花、磨損等的問題，使充電過程更加安全。因此電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電已成為無線電能傳輸技術(shù)中的重要研究領(lǐng)域。
但是，由于生物組織吸收電磁波后會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而引起組織器官產(chǎn)生較為明顯的溫度變化。因此，電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電技術(shù)是否對(duì)人體存在傷害呢？
科研人員通過仿真建模的方式，研究了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中產(chǎn)生的高頻電磁波對(duì)人體健康的影響。他們應(yīng)用多物理場有限元軟件模擬電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中產(chǎn)生的空間電磁場，將電磁場與溫度場進(jìn)行耦合，計(jì)算人體在電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電過程中吸收的電磁輻射，并且分析了由于電磁波的熱效應(yīng)對(duì)人體器官及體內(nèi)植入器件導(dǎo)致的溫升效果。
圖1：主要器官溫升分布圖（其中肺部溫升最大，為2.56×10-3℃，大腦部位溫升最小，為0.3×10-3℃。）
當(dāng)人體處于電磁場環(huán)境中時(shí)，在同等距離條件下，人體平躺在諧振器正上方時(shí)，人體組織所受到的電磁輻射影響最嚴(yán)重，并且當(dāng)人體站立在無線電能傳輸系統(tǒng)側(cè)面，人體在面對(duì)諧振器時(shí)所受到的電磁輻射影響較大。
圖2：植入起搏器后溫升分布（心臟起搏器最大溫升為3.13×10-3℃，植入心臟起搏器后人體主要器官溫度并未發(fā)生明顯變化。）
因此，在該項(xiàng)研究中，以人體平躺在諧振器正上方位置為參考，對(duì)傳熱模型進(jìn)行了仿真分析，得到了人體器官及體內(nèi)植入式器件的溫升分布?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，人體器官及體內(nèi)植入式器件在無線電能傳輸過程中的溫升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人體正常自我調(diào)節(jié)水平。
結(jié)果表明，在電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電系統(tǒng)發(fā)射功率為3.7kW、工作頻率在100kHz的情況下，由其產(chǎn)生的空間電磁場不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生安全危害。該研究成果有助于破解公眾對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)無線充電的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，相信在更多科研人員的努力下，更安全高效的無線電能傳輸技術(shù)將在電動(dòng)汽車充電行業(yè)中得到更多的應(yīng)用。
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