IEC PAS 61980-42025 电动汽车无线电力传输(WPT)系统 第4部分电动汽车大功率无线电力传输(H-WPT)的互操作性和安全性标准立项发展报告

电动汽车无线电力传输（WPT）系统第4部分：电动汽车大功率无线电力传输（H-WPT）的互操作性和安全性标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part4:Interoperabilityandsafetyofhigh-powerwirelesspowertransfer(H-WPT)forelectricvehicles摘要关键词中文关键词：电动汽车；大功率无线电力传输；互操作性；安全性；IEC标准；无线充电；电磁兼容Keywords:Electricvehicle;High-powerwirelesspowertransfer(H-WPT);Interoperability;Safety;IECstandard;Wirelesscharging;Electromagneticcompatibility;Standardization一、引言1.1研究背景在全球碳中和目标与能源转型战略的双重驱动下，电动汽车（ElectricVehicle,EV）产业正经历前所未有的快速增长。据国际能源署（IEA）统计，2024年全球电动汽车销量已突破1700万辆，同比增长超过25%。伴随着电动汽车保有量的持续攀升，充电基础设施的便捷性、安全性和智能化水平已成为产业发展的核心议题。无线电力传输（WirelessPowerTransfer,WPT）技术作为一种非接触式充电方式，通过电磁感应或磁共振原理实现电能从供电端到车载接收端的无线传递，具有无需插拔线缆、自动化程度高、环境适应性强等显著优势。当前，功率等级在3.7kW至11kW的常规无线充电系统（WPT）已进入商业化应用阶段，多家整车企业已实现量产车型的无线充电功能搭载。然而，面向电动公交车、物流重卡、高端乘用车等应用场景的大功率无线电力传输（High-PowerWirelessPowerTransfer,H-WPT）系统——通常指功率等级在11kW以上、最高可达数百千瓦的系统——仍面临诸多技术挑战。其中，互操作性（即不同制造商生产的供电端设备与车载端设备之间能否实现安全、高效的兼容匹配）和安全性（包括电磁暴露安全、异物发热安全、活体防护安全等）是制约H-WPT技术从实验室走向规模化商业应用的两大核心瓶颈。1.2标准立项的必要性在IECPAS61980-4:2025发布之前，国际范围内尚缺乏专门针对大功率无线电力传输系统互操作性和安全性的统一技术标准。现有IEC61980系列标准（第1至第3部分）主要涵盖通用要求、通信要求和磁耦合器要求，但其技术框架以常规功率等级（≤11kW）为主要设计目标，无法充分覆盖H-WPT系统在大功率传输条件下所特有的技术问题，例如：-更高电压和电流等级下的电磁暴露安全评估方法；-大功率传输场景下的异物检测（FOD）与活体保护（LOD）系统的响应速度与灵敏度要求；-多制造商设备之间在大功率传输条件下的互操作兼容性协议；-大功率无线充电系统的热管理要求与故障保护机制；-电网侧与车载侧之间在高功率传输时的协调控制与安全通信机制。因此，制定一项专门针对H-WPT系统互操作性和安全性的国际标准，对于统一技术规范、降低市场碎片化风险、保障用户安全、促进产业规模化发展具有迫切的现实需求。二、标准概述2.1标准基本信息IECPAS61980-4:2025《电动汽车无线电力传输（WPT）系统第4部分：电动汽车大功率无线电力传输（H-WPT）的互操作性和安全性》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）于2025年11月25日正式发布。该标准作为IEC61980系列标准的重要组成部分，属于公共可用规范（PubliclyAvailableSpecification,PAS）类文件，旨在为H-WPT技术的快速发展和产业应用提供及时的技术指导和规范依据。2.2标准定位与技术范围本标准所定义的H-WPT系统，是指额定传输功率大于11kW的电动汽车无线电力传输系统，覆盖电动乘用车快充、电动公交车无线充电、物流车辆无线充电以及特定场景下的特种车辆无线充电等应用需求。标准从系统级层面出发，全面规定了H-WPT系统在互操作性和安全性方面的技术要求。在互操作性方面，标准重点规定了以下内容：1.供电端与车载端的兼容性要求：明确了大功率无线充电系统中供电设备（SupplyEquipment）和车载设备（VehicleEquipment）之间的功能接口、电气参数匹配范围和机械对位精度要求；2.通信协议的一致性：规定了H-WPT系统在功率传输前、传输中和传输后的通信流程、数据格式和协议一致性要求，确保不同制造商的设备能够实现有效的双向信息交互；3.磁耦合器参数兼容性：对磁耦合器的结构尺寸、工作频率（通常为79-90kHz频段）、耦合系数范围等关键参数给出了推荐性技术要求与公差范围；4.性能互操作等级划分：引入了互操作性等级（InteroperabilityClass）概念，对不同等级设备的效率和功率传输能力进行了分级规定。在安全性方面，标准着重覆盖了以下技术内容：1.电磁暴露安全：规定了H-WPT系统在额定功率运行状态下，车内和车外人员所处区域的电磁场暴露限值要求，并引用ICNIRP（国际非电离辐射防护委员会）2010年导则作为基础性限值依据；根据IEC61980-1的一般安全要求和IEC61980-3的磁场耦合器安全要求，对H-WPT系统的电磁场强度和暴露区域进行了明确规定。2.异物检测与活体保护：明确了大功率应用场景下FOD（ForeignObjectDetection，异物检测）和LOD（LivingObjectDetection，活体检测）系统的功能安全要求、检测灵敏度阈值和响应时间指标。由于大功率系统产生的电磁场强度和热效应显著高于常规功率系统，FOD/LOD系统的可靠性要求在标准中得到了重点强化，要求系统在检测到金属异物或生物体进入充电区域后，能够在规定时间（通常为毫秒级至秒级）内采取降功率或关断等安全措施。3.电气安全：涵盖绝缘配合、接地保护、过流保护、过压保护、短路保护以及漏电保护等电气安全要求，并对高电压大电流条件下的电弧防护和热防护作出了明确规定。4.功能安全：引入了ISO26262（道路车辆功能安全）的功能安全设计理念，要求H-WPT系统的安全相关功能应满足相应的汽车安全完整性等级（ASIL）要求。5.机械安全与环境保护：规定了供电端设备的防护等级（IP等级）、抗机械冲击能力、耐候性以及工作温度范围等要求，确保设备在户外严苛环境下的安全可靠运行。三、标准技术内容深度解析3.1系统架构与参考模型标准给出了H-WPT系统的完整架构参考模型，将系统划分为供电端（SupplySide）和车载端（VehicleSide）两大部分。其中，供电端包括电网接口单元、功率变换单元（整流+高频逆变）、谐振补偿网络、发射线圈及控制与通信单元；车载端包括接收线圈、谐振补偿网络、整流单元、电池管理接口及车载控制与通信单元。标准明确了各功能模块的技术职责和相互之间的接口定义，为不同制造商的产品设计和系统集成提供了统一的技术框架。3.2互操作性技术要求互操作性是H-WPT系统实现“即停即充”用户体验的技术基础。标准从物理层、协议层和应用层三个维度构建了互操作性技术体系：物理层互操作性侧重于发射端和接收端线圈的磁耦合兼容性。标准推荐了磁耦合器的外形尺寸公差、线圈匝数范围、磁芯结构和屏蔽结构的设计指南，并给出了关键电气参数（如自感、互感、耦合系数k值等）的允许偏差范围。通过对磁耦合器标准化设计参数的界定，从物理根源上保证了不同制造商产品的兼容性。协议层互操作性则定义了供电端与车载端之间的无线通信协议，包括通信的物理层调制方式、数据帧结构、握手流程、功率传输控制指令和错误处理机制等。标准推荐的通信方案兼容ISO/IEC15118（车辆到电网通信接口）的扩展应用，允许H-WPT系统与智能电网之间实现信息交互，为未来V2G（Vehicle-to-Grid，车辆到电网）应用预留了接口。应用层互操作性定义了功率传输会话的完整状态机流程，包括待机、配对、握手、对准引导、功率传输、功率调整、传输终止和故障处理等状态转换逻辑，确保不同设备之间能够按照统一规则完成整个无线充电流程。3.3安全性与风险控制针对大功率无线充电系统特有的安全性风险，标准构建了多层级、多维度的安全保障体系：在电磁暴露安全方面，标准要求H-WPT系统在设计和验证阶段应通过仿真和实测两种手段评估充电区域的电磁场分布，确保在人员可接触的区域内电磁暴露水平满足ICNIRP2010导则中关于公众暴露的限值要求。对于部分功率等级极高的应用场景，标准引入了分区管理（ZoneManagement）的概念，根据不同区域的暴露风险等级设定相应的管理措施。在异物检测与活体保护方面，标准要求H-WPT系统必须具备FOD和LOD功能，并对其性能指标提出了量化要求。对于FOD系统，要求能够可靠检测出充电区域内直径不小于一定尺寸（通常为20mm至50mm）的金属异物，并在检测到后规定时间内降低传输功率至安全阈值以下；对于LOD系统，要求能够识别进入充电区域的生物体（包括人类和动物），并触发相应的安全保护动作。在故障保护方面，标准强调系统应具备完善的故障诊断和自保护能力。对于过温故障，要求系统能够实时监测功率变换单元和线圈的温度变化，并在温度超限时实施降功率或关断保护；对于通信故障，要求系统在检测到通信中断时能够在规定时间内安全地终止功率传输。四、标准修订的企事业单位与标委会介绍4.1国际电工委员会（IEC）概况国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域的国际标准化工作。IEC是联合国经济及社会理事会的甲级咨询组织，与ISO（国际标准化组织）和ITU（国际电信联盟）共同构成世界三大国际标准化机构。截至目前，IEC已发布国际标准7000余项，涵盖电工电子技术的全部领域，其标准在全球范围内被广泛采用。IEC的成员国包括全球170多个国家和地区，中国于1957年正式加入IEC。4.2主要技术归口组织本标准由IEC第69技术委员会（IEC/TC69:电动汽车和电动工业车辆用电气设备）归口管理。IEC/TC69成立于1969年，是IEC中专门负责电动汽车相关电气标准化工作的技术委员会，其秘书处目前由挪威标准局（StandardNorway）承担。在TC69内部，本标准的具体制定工作由负责无线电力传输标准的分技术委员会或工作组承担，具体包括IEC/TC69下属的WG4工作组以及联合工作组JWG7（与ISO/TC22/SC37联合成立的无线电力传输工作组）。该工作组汇集了来自全球的汽车制造商、充电设备供应商、电力企业、检测认证机构和科研院所的专家，共同推进电动汽车无线充电技术的国际标准化工作。4.3主要贡献单位——中国电力科学研究院有限公司在IECPAS61980-4:2025的制定过程中，中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）作为国内电动汽车充电设施标准化领域的权威科研机构，深度参与了标准的技术研究和文本编制工作。中国电科院成立于1951年，是国家电网有限公司直属的综合性科研机构，长期致力于电力系统、输变电技术、用电技术以及电动汽车充换电技术等领域的研究与标准化工作。在电动汽车无线充电技术方面，中国电科院自2010年起即开展了基于磁耦合谐振的无线电能传输技术研究，先后承担了多项国家重点研发计划项目和国家电网公司科技项目，在WPT系统设计、电磁兼容评估、安全防护技术和标准制定方面积累了深厚的科研基础和技术储备。在IECPAS61980-4:2025的制定过程中，中国电科院专家团队积极贡献了多项核心技术方案，包括：大功率WPT系统的电磁暴露安全评估方法、FOD/LOD系统的灵敏度测试方法以及基于实际工程场景的互操作性测试方案等。与此同时，中国电科院还牵头或参与了GB/T38775系列《电动汽车无线充电系统》国家标准的编制工作，形成了国际标准与国家标准协调互促的良好局面，为中国无线充电技术和装备走向国际市场奠定了标准基础。此外，国内还有多家企事业单位深度参与了本标准的制定工作，包括中国汽车技术研究中心有限公司、比亚迪股份有限公司、华为数字能源技术有限公司、中兴新能源科技有限公司、国网智慧车联网技术有限公司等，涵盖整车制造、电力电子设备、通信技术和充电运营等全产业链环节。五、国内外标准化现状与协调5.1国际标准化格局在IEC/ISO框架下，电动汽车无线充电国际标准体系主要由IEC61980系列标准构成，具体包括：-IEC61980-1:2020：《电动汽车无线电力传输（WPT）系统第1部分：通用要求》；-IEC61980-2:2021：《电动汽车无线电力传输（WPT）系统第2部分：车与基础设施之间通信要求》；-IEC61980-3:2022：《电动汽车无线电力传输（WPT）系统第3部分：磁耦合器的特殊要求》；-IECPAS61980-4:2025：即本标准，聚焦H-WPT互操作性和安全性。与此同时，ISO层面由ISO/TC22/SC37（电动道路车辆分技术委员会）负责与无线充电相关的整车接口和功能安全标准制定，其中ISO19363:2020《电动道路车辆——无线电力传输——磁耦合器的安全与互操作性要求》为整车层面的磁耦合器安全提供了规范性要求。此外，SAEInternational（国际自动机工程师学会）发布的SAEJ2954标准在北美地区具有广泛影响力，其最新版本已覆盖11kW以上功率等级的无线充电要求，与本标准形成了跨区域的协同与互补。5.2中国国内标准化进展中国在电动汽车无线充电标准化方面进展迅速。国家标准化管理委员会已发布GB/T38775系列标准，涵盖电动汽车无线充电系统的一般要求、通信协议、磁耦合器和电磁环境限制与测试方法等分册。此外，中电联团体标准T/CEC240系列也为无线充电设备的生产制造和工程应用提供了有力支撑。IECPAS61980-4:2025的发布，为国内相关标准的后续修订和完善提供了重要的技术参考和方向指引。六、标准实施价值与应用展望6.1产业价值IECPAS61980-4:2025的发布将对全球电动汽车无线充电产业产生深远影响。首先，该标准通过统一H-WPT系统的互操作性技术要求，有效解决了不同制造商设备之间兼容性不足的问题，为消费者提供了“多品牌设备可互通使用”的保障，有助于培育用户使用习惯、扩大市场规模。其次，该标准对安全性的系统化要求，为产品设计、生产制造和第三方检测认证提供了明确的技术依据，有助于淘汰不符合安全要求的产品，优化市场环境。6.2社会效益从宏观层面来看，大功率无线充电技术的规范化推广将有效改善电动汽车用户的充电体验，缩短有效充电时间，提高充电设施利用效率。尤其是在电动公交车、电动重卡等商用车辆领域，H-WPT技术结合自动对位和无人值守运营模式，有望大幅降低运营成本、提升车队运