3.4 电动汽车电磁场人体曝露

3.4.1 辐射的基本概念

“辐射”一直是人们关注的焦点之一。电磁辐射的定义有两种：一种是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象；另一种是能量以电磁波形式在空间传播。电磁辐射涵盖范围非常广，从低到高涵盖了电力线、无线电和手机、微波炉、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。其中，高于紫外线频段的γ射线和X射线由于光子能量非常高，可以使物质或生物体电离化，属于电离辐射；而低于紫外线频率的电磁波（包括可见光）的光子能量不足以使原子或分子电离化，为非电离辐射。而我们日常生活中使用的电动汽车、广播、通信、雷达等电子设备的电磁频率一般都在300GHz以下，均属于非电离辐射。世界卫生组织也在其官网中明确：非电离辐射是电磁频谱中能量不足以产生电离化的部分，它包含了电场、磁场、无线电、微波和光辐射，其中光辐射包含了红外线、可见光和紫外线。

3.4.2 国际研究概况

1. 国际电磁场计划

随着电力和电器的普及，曝露于各类电磁场是否可能产生有害健康的影响成为全球普遍关切的问题，为此世界卫生组织（WHO）于1996年5月启动了国际电磁场计划，集中对电磁环境的健康风险进行全面评估。该项目汇集了全球各国以及大量国际组织与研究机构近20年发布的全部科学研究成果，包括流行病学研究、实验室细胞研究、动物试验研究、人体试验研究以及机理研究等。

经过近10年的研究，世界卫生组织（WHO）于2007年6月正式发布了《电磁场与公众健康：极低频场曝露（Fact Sheet No.322）》，阐明了WHO“国际电磁场计划”对极低频场公共健康风险的全面评估结论与政策建议。按照标准的健康风险评估程序，工作组的结论是对于公众通常遇到的极低频电场水平不存在实际的健康影响。对于高水平磁场曝露（超过100μT），外部极低频磁场在人体内感应出电场和电流，当场强非常高时会导致神经和肌肉的刺激，并引起中枢神经系统中神经细胞兴奋性的变化。在潜在的长期影响方面，大量针对极低频磁场曝露长期风险的科学研究都将重点放在了儿童白血病上。人们还进行了大量其他与极低频磁场曝露可能有关的有害健康影响研究，包括其他儿童癌症、成人癌症、忧郁症、自杀、心血管紊乱、不育、发育障碍、免疫系统变异、神经生物影响和神经退变性疾病。WHO工作组的结论是：支持极低频磁场曝露和所有这些健康影响有关的科学证据比儿童白血病与极低频磁场曝露的相关性弱得多，在一些研究中的证据显示，极低频磁场曝露不会引起这些疾病。在WHO发布的这个文件中，对两个国际机构的EMF国际曝露导则表示认可和推荐，这两个国际机构为国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）和电气与电子工程师协会（IEEE）。此后，许多国家和地区的电磁场防护标准都是依据这两个机构的标准制定，尤其是ICNIRP的相关导则。

2. 电磁场曝露ICNIRP导则

根据电磁场与人体之间的耦合机制，ICNIRP导则对100kHz以下的电磁场严格使用术语电场和磁场进行描述，而对100kHz～300GHz的电磁场使用电磁场进行描述。结合其适用的频率范围，人们习惯称为低频电场、低频磁场和射频电磁场。这三种场与人体的耦合机理也不相同。

1）低频电场与人体的耦合主要在于可以导致身体上感应出表面电荷，进而在体内感应出电流。人类和动物的身体会显著地干扰低频电场的空间分布，在低频时人体是良导体，其外部被干扰的电场线近似与人体表面垂直，处于曝露中的人体表面会感应出交变电荷，交变电荷会在人体中感应出交变电流。

2）低频磁场与人体的耦合与电场不同。对磁场来说，组织的磁导率和空气相同，因此组织中的场和外部相同，人类和动物的身体不能对磁场分布造成显著干扰。磁场产生的主要作用是在导电组织中产生电场法拉第感应和相应的电流密度。

3）射频电磁场与人体的耦合主要是产生明显的能量吸收和温度升高。当生物体曝露在射频电磁场中时，部分能量会被生物体表面发射，部分会被生物体吸收。由于射频电磁场在生物体内的分布严重依赖于射频电磁场的特性、生物体的物理属性及尺寸，这就使得生物体内的电磁场分布非常复杂。

ICNIRP导则对已发表的大量医学、生物学文献进行归纳和总结，分别从100kHz以下和100kHz～300GHz频段分析限制曝露的生物基础。依据已知的生物效应，导则制定了限制电磁场暴露的导则。ICNIRP中的限值按适用范围分职业曝露和公众曝露，限值分基本限值和导出限值。基本限值是指直接根据已确定的健康效应而制定的曝露在时变电场、磁场和电磁场下的限值。导则也将受曝露对象分为“职业”和“公众”两类。“职业”对象通常指的是曝露在已知条件下，并经过培训，了解潜在主要内容和风险，采取了恰当预防措施的成年人。而“公众”包括了事业年龄段和不同健康状况的个体，在许多情况下，公众人员并没有意识到自身已经曝露在电磁场中。同时，也不能期望公众个人会采取预防措施来降低曝露带来的风险。因此，从保护角度来看，公众曝露限值比职业曝露更严格，通常在职业曝露限值的基础上再规定一个合适的安全因子来获得公众曝露限值，对公众曝露的安全因子为50。

ICNIRP当前的电磁场防护导则有三个：静磁场防护导则、100kHz以下电场和磁场防护导则、100kHz～300GHz射频电磁场防护导则，见表3-5。其中100kHz～300GHz导则的最新版本在2020年3月更新发布，代替了ICNIRP 1998版中100kHz～300GHz部分。

3.4.3 国内研究成果

我国从1988年开始就制定过多个关于EMF相关的标准。2000年前后，国家质检总局组织有关部门成立了电磁辐射曝露限值国家标准制定联合工作组，负责制定《电磁辐射曝露限值和测量方法》。

2014年，GB 8702—2014《电场、磁场、电磁场防护规定》发布，是结合我国国情、主要参考ICNIRP导则《限制曝露于电磁场的导则（300GHz以下）》制定的，具体限值要求较ICNIRP要求更为严苛，如图3-60所示。

3.4.4 电动汽车电磁场相对于人体曝露的要求

ICNIRP导则和GB 8702—2014规定了人体曝露与电磁场中的限值，但其中对测试方法没有明确的规定，尤其是专门用于汽车的测试方法。在此背景下，由中国汽车技术研究中心有限公司牵头于2018年正式制订并发布了汽车专用的测试标准GB/T 37130—2018《车辆电磁场相对于人体曝露的测量方法》。该标准对于测试设备进行了明确要求，并规定测试频段为10Hz～400kHz，测试参量为磁场，限值参考GB 8702—2014。

GB/T 37130—2018详细的规定了车辆测试的工况，包含了行驶工况和充电工况。行驶工况中：所有车辆正常工作需要启动的电器及所有可以由驾驶人或乘客手动开启且工作时长超过60s的器件都应处于开启状态，例如刮水器、空调等；纯电动汽车在测试过程中，车辆电量应在20%～80%之间；如果是混合动力汽车，应在电动机和内燃机共同驱动下工作，动力蓄电池的电量应在20%～80%之间；测试工况应包含匀速行驶工况、急加速工况（2.5m/s ² 加速度）和急减速工况（2.5m/s ² 减速度）。充电工况时，车辆SOC状态应在20%～80%之间，充电电流不能低于额定电流的80%。

GB/T 37130—2018规定对每一个乘坐位置和驾驶人与前排乘客之间的中控区域都要进行测量，每个乘坐位置测量7个点位，分别为头部一个点位、胸部一个点位、腹部一个点位、脚部位置四个点位，完全覆盖驾乘人员在车内空间所处的区域。对于充电工况还要对充电枪位置进行测量。测试位置如图3-61～图3-63所示。按照标准的规定，每个位置的测试结果均应符合限值要求。

此外，国内权威汽车测评机构发布的测评体系主要有中国汽车技术研究中心有限公司发布的CCRT（智能电动汽车）管理规则和中国汽车工程院有限公司发布的中国汽车健康指数（C-AHI）中的EMR部分，均把汽车电磁场人体曝露作为其中的一项测评指标。以CCRT为例，其中包含了电动汽车电磁场测试项目，该测评项目中规定：根据GB/T 37130—2018进行试验，测量车辆在匀速行驶、加速、减速、充电工况下磁场辐射值，依据GB 8702—2014中的公众参考限值要求计算最小裕量，并以该裕量值作为评分依据。按照该测评的规定，车辆测试的最小裕量大于15dB且小于25dB则得60分，裕量大于等于25dB则得100分，CCRT评分标准见表3-6。根据其在官网中发布的数据，其测试的10辆新能源汽车100%满足限值要求，且裕量均大于15dB，即车内低频磁场强度小于限值的17.8%。