近年来电动汽车无线充电技术,基于无线电能传输技术原理,应用于新能源电气领域。现今其电磁环境安全问题成为国内外研究热点和推广应用的关键。本文针对电动汽车无线充电系统的电磁安全性及生物效应影响,进行以下研究。1.阐述国内外生物电磁场安全、电动汽车无线充电技术的电磁安全标准研究现状。将IEEE、GB8702、ICNIRP电磁安全标准,选取10MHz以内频段的电磁场进行对比总结。根据基本限值与导出限值,阐述了本文的人体外部和内部电磁暴露的计算分析方法及所采用的电磁场和热效应安全指标原理。2.构建电动汽车无线充电仿真系统,研究人体安全性。利用3Ds MAX建模软件构建了人体器官精细模型并简化有限元网格。将真实人体的电磁与物理热的特性参数赋予器官模型,在多物理场中实现生物传热与电磁能量耦合计算。在电动汽车无线充电系统频率85k Hz和功率7.7k W、11k W、22k W和33k W条件下,研究不同充电位置,铝板电屏蔽条件下的车内、车外空间人体的电磁暴露情况。3.制定了一套关于电动汽车无线充电环境中人体电磁暴露指标与安全距离的计算分析方法。以身体不同层面研究器官,计算充电环境中体内和体外的电磁场暴露。在近体表空间对应身体层面计算电场和磁场指标,以导出限值判定;计算身体层面的体内感应电场和电流密度指标,以基本限值判定,根据不同器官的安全性,限制更严格的安全距离。得到空间和体内电磁场的两种安全距离,并对比体内和体外暴露特性。最后计算安全距离位置内的比吸收率与温升是否安全。4.对应仿真系统设置条件,搭建电动汽车无线充电实验系统,并制定了一套关于人体在该充电环境的近体表电磁暴露测量方案。在充电时对应身体器官层面,在近体表空间选定电磁场测试点。实验结果测得不同空间位置的磁感应强度、电场强度分布,证实了仿真结果中导出限值指标与安全范围的正确性。5.在电动汽车无线充电实验平台搭建生物活体暴露实验。设置充电频率为40-60k Hz、功率33k W,测试位置的最大磁感应强度达到5m T,保证生物实验高于人体测试强度条件,研究小鼠器官的生物效应。综合结果表明:在本系统连续1,2,4周且每天2小时的暴露条件下用流式细胞仪和SPSS显著性分析法得到脾脏、淋巴指标无明显影响。在连续三个月且每天2小时的长时间暴露条件下:HE染色法处理组织器官切片,除睾丸和卵巢切片的腺体出现明显缩小影响,其余器官无明显影响;利用ELISA方法分析出生殖器官的性激素睾酮、孕酮水平虽有降低但符合健康的正常参考值。