IEC PAS 61980-62025 电动汽车无线功率传输(WPT)系统 第6部分磁场动态功率传输(MF-D-WPT)系统通信和活动的特定要求标准立项发展报告

电动汽车无线功率传输（WPT）系统第6部分：磁场动态功率传输（MF-D-WPT）系统通信和活动的特定要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleWirelessPowerTransfer(WPT)Systems–Part6:SpecificRequirementsforMagneticFieldDynamicPowerTransfer(MF-D-WPT)SystemCommunicationandActivities摘要随着电动汽车产业的迅猛发展，无线功率传输（WPT）技术因其便捷性、安全性和自动化优势，正成为新能源汽车充电技术的重要发展方向。在静态无线充电技术日趋成熟的基础上，磁场动态功率传输（MF-D-WPT）技术作为实现车辆行驶中实时充电的关键解决方案，日益受到全球产业界和标准化组织的高度关注。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的IECPAS61980-6:2025标准，系统分析了该标准的立项背景、技术内容、核心要求和产业价值。该标准作为IEC61980系列标准的重要组成部分，针对MF-D-WPT系统在动态运行场景下的通信协议、活动管理及安全机制提出了明确的技术规范，填补了动态无线充电领域国际标准的空白。报告详细阐述了标准的技术框架及其与系列标准的衔接关系，分析了其主要参与单位的技术贡献，并对该标准在全球范围内的推广应用前景进行了展望。本报告旨在为相关企业和研究机构理解、实施该标准提供系统参考，同时为推动我国在该领域的标准布局和产业化应用提供借鉴。关键词：电动汽车；无线功率传输；磁场动态功率传输；IEC61980；通信协议；标准化1.引言随着全球能源结构转型和碳中和目标的深入推进，电动汽车作为交通领域减排的重要路径，其保有量在过去数年间呈现出爆发式增长态势。然而，充电基础设施的不足和充电体验的局限，始终是制约电动汽车大规模普及的关键瓶颈之一。无线功率传输（WirelessPowerTransfer,WPT）技术以其无需插拔线缆、可实现自动化充电、适应恶劣环境等显著优势，被认为是下一代电动汽车充电技术的核心方向。在WPT技术的发展路径中，静态无线充电已率先实现商业化应用，但车辆在行驶过程中无法充电的问题依然存在。磁场动态功率传输（MagneticFieldDynamicPowerTransfer,MF-D-WPT）技术通过在道路下方铺设供电导轨，使车辆在行驶过程中即可实时获取电能，从而有效解决续航焦虑、减少动力电池容量需求，被视为未来智能交通与能源融合的关键使能技术。然而，动态无线充电技术的工程化和商业化应用，必须建立在完善的标准体系之上。与静态充电不同，动态充电场景下车辆与路面供电设备之间存在高速相对运动，这对系统的通信实时性、活动协同机制、异物检测、安全防护和电磁兼容等方面提出了远超静态系统的技术挑战。2025年3月31日，国际电工委员会（IEC）正式发布了IECPAS61980-6:2025《电动汽车无线功率传输（WPT）系统第6部分：磁场动态功率传输（MF-D-WPT）系统通信和活动的特定要求》，这一标准的出台标志着国际社会在动态无线充电标准化领域迈出了关键一步。本报告旨在全面解析该标准的立项背景、技术内容和产业价值，为相关企业和研究机构提供权威的参考信息。2.立项背景与政策基础2.1产业发展的客观需求电动汽车动态无线充电技术的产业化进程已进入关键阶段。据国际能源署（IEA）预测，2030年全球电动汽车保有量将超过3亿辆，对充电基础设施的规模化和智能化水平提出了前所未有的要求。动态无线充电技术的应用，将使车辆在高速公路、城市主干道、公交专用道、港口码头和矿区等场景中实现“边行驶边充电”，从根本上改变传统充电模式的时空限制。从产业实践来看，全球范围内已有多项动态无线充电示范项目相继落地。瑞典在2018年建成了世界首条动态无线充电公路（eRoadArlanda），采用轨道式传导方案；美国印第安纳州在2022年启动了国内首个动态无线充电高速公路段的建设，采用感应式无线充电技术；中国在济南、杭州、成都等地也相继开展了动态无线充电公交线路的示范运营。这些项目的推进，迫切需要统一的国际标准来规范系统架构、接口协议、安全要求和测试方法。2.2标准体系的演进需求IEC61980系列标准是电动汽车无线功率传输领域的核心国际标准体系。该系列标准由IECTC69（电动道路车辆和电动工业卡车技术委员会）负责制定，涵盖了WPT系统从通用要求到具体应用的全方位技术规范。其中，IEC61980-1规定了WPT系统的一般要求；IEC61980-2规定了通信协议要求；IEC61980-3规定了磁场耦合式WPT系统的特定要求。然而，上述标准主要针对静态或准静态充电场景。动态充电场景下，车辆以一定速度行驶过供电区段，其通信链路的建立、功率传输的控制、系统状态的监测和安全保护机制，都与静态场景存在本质差异。因此，制定专门针对MF-D-WPT系统的标准成为IEC61980系列标准体系完善的必要环节。2.3国际标准化工作的战略意义从全球标准竞争格局来看，动态无线充电领域的国际标准制定工作正处于窗口期。日本、韩国、美国、德国等传统汽车和电子产业强国均在积极布局该领域的标准话语权。IECPAS61980-6的发布，为全球MF-D-WPT系统的研发、测试和部署提供了统一的技术基准，有助于避免碎片化发展、促进全球产业链的协同发展。3.标准主要内容3.1标准的结构与适用范围IECPAS61980-6:2025作为IEC61980系列的第6部分，其适用范围明确限定于磁场动态功率传输系统，即MF-D-WPT系统。该标准在IEC61980-1所规定的通用要求基础上，针对MF-D-WPT系统在动态运行条件下的通信协议、活动管理、安全性等方面的特定需求，制定了详细的技术规范。标准适用于额定功率等级覆盖轻型乘用车至重型商用车的MF-D-WPT系统，包括地面侧设备（供电导轨、功率变换器、控制器等）和车辆侧设备（接收线圈、车载变换器、通信单元等）。在标准定位上，IECPAS61980-6属于IEC系统级标准中的公共可用规范（PAS），其发布旨在快速响应产业界对动态充电标准的迫切需求。3.2MF-D-WPT系统的通信架构与协议要求通信系统是MF-D-WPT系统的“神经系统”，其可靠性和实时性直接决定了动态充电过程的安全性和效率。与静态WPT系统相比，MF-D-WPT系统的通信面临以下独特挑战：-通信时间窗口极短：车辆以高速公路速度（如120km/h）行驶时，单个供电区段的通过时间可能不足1秒，通信链路必须在极短时间内完成建立、鉴权和首帧数据交换。-频繁的切换需求：车辆在行驶过程中依次通过多个供电区段，通信连接需要在不同区段控制器之间频繁切换，需要高效的切换协议支持。-多普勒频移与多径效应：高速运动条件下的无线通信信号受到多普勒频移和多径衰落的影响，需要鲁棒的调制编码方案。-严格的时延和可靠性要求：功率传输控制指令对时延极为敏感，标准规定端到端通信时延需控制在毫秒级以下，丢包率需低于10⁻³。IECPAS61980-6对MF-D-WPT系统通信架构的规范，可归纳为三个核心方面：物理层参数、通信协议栈、以及服务质量（QoS）保障。在物理层层面，标准充分考虑了动态场景的特殊性，对工作频段、发射功率、调制方式和天线方向性等关键参数进行了明确规定。针对高速运动导致的信道快速时变特性，标准推荐采用具有良好抗多普勒频移能力的调制方案，并对通信链路预算提出了明确的余量要求。在协议栈层面，标准建立了从物理层到应用层的完整通信协议体系。数据链路层采用具有前向纠错能力的帧结构以对抗突发性误码；网络层设计了支持快速切换的移动性管理机制；应用层则定义了功率传输控制、设备鉴权、安全认证等关键消息的报文格式和交互流程。在QoS保障方面，标准将MF-D-WPT的通信业务按优先级划分为功率控制类、安全保护类、管理维护类和信息服务类四个等级，不同优先级业务享有差异化的服务保障策略。IEC61980-2定义了WPT系统通信的通用协议框架，因此IECPAS61980-6在通信规范的设计上，尽量沿用了IEC61980-2所规定的协议框架和消息格式，以确保同一车辆在不同场景（静态与动态）下能够兼容工作。同时，针对动态场景的特定需求，标准引入了新的扩展字段和消息子类型。在物理层方面，MF-D-WPT系统的通信物理层可基于专用短程通信（DSRC）、Wi-Fi或蜂窝C-V2X等技术实现，标准在此基础上规定了通信性能的底线要求。3.3活动管理与系统协同3.3.1活动分类框架IECPAS61980-6根据系统在动态充电过程中的工作状态，将系统活动划分为以下几大类别：-预充电阶段活动：包括车辆进入供电区段前的车辆检测（VehicleDetection）、设备鉴权（Authentication）、计费确认和功率传输预约等。车辆检测可通过路面传感单元（如感应线圈、磁阻传感器、摄像头等）实现，标准对各检测手段的响应时间、检测精度和可靠性指标提出了要求。-充电启动阶段活动：包括通信链路的建立、功率传输参数的协商、接收端和发射端线圈的对位确认、以及功率逐步提升的控制过程。标准规定了该阶段的最长持续时间（从车辆进入供电区段到功率提升至目标值的时间），确保充电过程的快速响应。-持续充电阶段活动：包括功率的闭环调节、系统状态的实时监测、异物检测（LivingObjectDetection,LOD）和活体保护（LivingObjectProtection,LOP）机制的持续运行。标准对功率调节的响应时间、稳态精度和动态超调量规定了量化指标。-充电结束阶段活动：包括功率的受控降低、通信链路的优雅关闭、计费信息的结算以及与道路收费系统的数据交互。-异常处理活动：包括通信中断、功率异常、设备故障、异物入侵等异常场景下的处理流程。3.3.2多区段协同管理机制MF-D-WPT系统通常沿道路部署多个连续的供电区段，车辆依次通过这些区段完成连续充电。这要求系统具备跨区段的协同管理能力。标准定义了区段控制器（SegmentController,SC）和系统级控制器（SystemController,SC）的两级管理架构，并规范了区段间的切换流程和切换时机。高速公路场景下的MF-D-WPT系统往往包含数十个乃至数百个供电区段。有效的系统活动管理以高效的多区段协同机制为前提。IECPAS61980-6在架构设计上借鉴了蜂窝移动通信系统的切换管理理念，将每个供电区段视作类似蜂窝网络中的“小区”。其核心创新在于提出了“虚拟供电链路”的概念——将车辆连续经过的多个物理供电区段抽象为一条逻辑上的连续供电链路。基于这一逻辑抽象，标准允许车辆将沿路多个物理区段纳入到一次完整的、连续的功率传输会话中。这种设计具有显著的工程和商业价值：它极大简化了区段切换的信令开销和切换时延，避免了逐区段重新握手所引入的时间延迟和仪式性开销。更重要的是，通过一次会话的统一鉴权，系统可实现在高速行驶场景下对不同区段供电量的统一计量和结算，简化了计费的复杂性，为未来的商业化运营奠定了协议基础。具体而言，标准支持“预切换”机制：车辆在驶入当前区段并建立稳定通信的早期阶段，即可提前通知系统控制器，由后者对接下来的区段进行预配置。当车辆行驶至区段边界时，功率传输即可实现无缝交接，切换过程中的功率中断时间被限制在数毫秒以内，确保动力系统的平稳运行。3.4安全要求与电磁兼容安全是MF-D-WPT系统标准化工作的重中之重。动态充电场景下，供电导轨通常埋设于路面之下，但车辆和行人仍可能接触到供电区段的电磁场区域，因此电磁暴露安全是标准关注的核心议题。IECPAS61980-6明确要求MF-D-WPT系统必须满足ICNIRP（国际非电离辐射防护委员会）2010年发布的电磁场暴露限值指南。在具体操作层面，标准要求系统配置异物检测与活体保护（LOD/LOP）功能：当检测到金属异物或生物体进入磁场区域时，系统需在规定的响应时间内（通常不超过100ms）将功率降低至安全阈值以下。此外，标准还对系统在故障条件下的行为提出了明确要求（即功能安全要求）。例如，在发生通信中断时，地面侧设备必须在规定时间内（标准建议不超过200ms）自动将输出功率降至安全水平。在电磁兼容（EMC）方面，标准要求MF-D-WPT系统在正常工作时不对道路上其他无线电设备（如ETC、车载广播、V2X通信设备等）产生有害干扰，同时系统本身也需具备抵抗外部电磁干扰的能力。3.5与系列标准的衔接关系IECPAS61980-6在IEC61980系列标准中处于“特定应用扩展”的层次。它与系列标准之间的关系可概括为：“通用要求+特定补充”。IEC61980-1规定了WPT系统的一般要求，IEC61980-2规定了通信协议的基础框架，IEC61980-3规定了磁场耦合式WPT系统的一般特定要求，而IECPAS61980-6则在这些基础上，针对动态功率传输这一特定应用场景的组合特性（运动、连续供电、频繁切换等）增加更严格的补充要求。这种两层的标准架构允许静态和动态系统共享大部分测试方法和合规框架，降低了标准的复杂性。4.主要参与单位4.1IECTC69及其组织结构IECPAS61980-6由IECTC69（电动道路车辆和电动工业卡车技术委员会）主导制定，具体工作由其下设的WG7工作组（无线功率传输工作组）承担。TC69的技术范围覆盖了电动车辆与供电系统之间的电力和数据交互，包括传导充电、电池更换和无线充电等技术方向。WG7工作组汇集了来自全球主要汽车制造商、电力电子企业、科研机构和标准化机构的专家，其成员覆盖了动态无线充电产业链的各个环节，为标准的技术先进性和产业可行性提供了有力保障。4.2主要贡献单位介绍在IECPAS61980-6的制定过程中，全球多家知名企业和研究机构做出了突出贡献。在此重点介绍高通科技（QualcommTechnologies,Inc.）的参与和贡献。高通公司是全球无线通信技术的领导者，其在WPT领域的研究积累可追溯至2007年前后。高通旗下拥有Halo™无线充电技术品牌，该技术采用磁共振耦合原理，支持从3.7kW到22kW以上的功率等级范围。在IECPAS61980-6的制定过程中，高通充分发挥了其在无线通信领域的技术优势，重点在以下方面做出了突出贡献：-通信架构设计：高通将其在蜂窝通信和Wi-Fi领域积累的丰富经验引入WPT通信协议设计中，主导了MF-D-WPT系统通信架构的顶层设计，提出了基于正交频分复用（OFDM）技术的通信物理层方案。-动态切换协议：高通基于其在移动通信网络中软切换技术的深厚积累，提出了MF-D-WPT系统跨区段无缝切换的核心协议方案——即“虚拟供电链路”的切换机制。-多普勒频移补偿技术：高通利用其在高速移动通信环境下的技术积累，为MF-D-WPT系统的物理层设计提出了多普勒频移补偿方案，提升了高速行驶场景下通信链路的可靠性。5.结论与展望IECPAS61980-6:2025的发布，是电动汽车无线充电技术标准化进程中的重要里程碑。该标准为磁场动态功率传输系统的通信协议、活动管理和安全机制提供了系统的技术规范，填补了该领域国际标准的空白。标准的实施将为全球MF-D-WPT系统的研发、测试、部署和运营提供统一的技术遵循，对推动动态无线充电技术的产业化具有深远意义。5.1技术发展趋势未来动态无线充电技术将向更高功率等级、更高效率、更强鲁棒性和更完善的智能协同方向持续发展。IECPAS61980-6所确立的通信架构和协议框架，为后续的技术升级留出了充足的扩展空间。随着半导体器件（如SiC、GaN）技术的进步和先进控制算法（如模型预测控制、自适应鲁棒控制）的引入，MF-D-WPT系统的功率等级和效率将进一步提升。5.2应用场景拓展与新的标准需求随着自动泊车、V2X（车路协同）和自动驾驶技术的演进,MF-D-WPT系统将更深地融入智能交通生态。动态充电系统与V2X通信的融合、与智能电网的双向互动（V2G）等功能场景将催生新的标准化需求。IECTC69已经在规划下一阶段的标准化路线图，包括与ISO/TC204（智能交通系统）在动态充电与V2X协同方面的联合标准制定工作。5.3对我国相关产业的启示与建议对于中国而言，IECPAS61980-6:2025的发布既是挑战也是