IEC 61980-22023 电动汽车无线电力传输（WPT）系统.第2部分MF-WPT系统通信和活动的特殊要求标准立项发展报告

电动汽车无线电力传输（WPT）系统第2部分：MF-WPT系统通信和活动的特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleWirelessPowerTransfer(WPT)Systems-Part2:SpecificRequirementsforMF-WPTSystemCommunicationandActivities摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，无线电力传输（WirelessPowerTransfer，WPT）技术作为替代传统插电式充电的重要解决方案，正在从技术验证阶段迈向大规模商业化应用的关键时期。在WPT技术体系中，中频（MF）段无线电力传输系统因其在充电效率、传输距离和电磁兼容性方面的综合优势，已成为国际标准化组织关注的重点领域。本报告以国际电工委员会（IEC）发布的IEC61980-2:2023标准为核心研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、编制过程及产业应用价值。该标准作为IEC61980系列标准的重要组成部分，聚焦于MF-WPT系统在通信协议、活动流程、安全机制等方面的特殊要求，填补了国际标准在MF频段无线充电通信领域的技术空白。报告通过对标准技术框架的深入解析，阐述了其在提升系统互操作性、保障电磁安全、促进产业规范化发展方面的核心作用，并结合国内电动汽车无线充电技术发展现状，分析了该标准对我国相关标准体系建设和技术产业化的借鉴意义，为行业管理部门、科研机构及产业链相关企业提供了具有前瞻性和可操作性的参考依据。关键词：电动汽车；无线电力传输；MF-WPT系统；IEC61980-2；通信协议；互操作性；标准化Keywords:ElectricVehicle;WirelessPowerTransfer;MF-WPTSystem;IEC61980-2;CommunicationProtocol;Interoperability;Standardization一、引言1.1研究背景全球交通运输领域正经历以电动化、智能化、网联化为核心的深刻变革。国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》显示，2023年全球电动汽车销量已突破1400万辆，同比增长35%，在中国、欧洲和北美三大主要市场的带动下，电动汽车保有量持续攀升。随着电动汽车渗透率的快速提升，充电基础设施的便捷性、安全性和智能化水平成为制约产业进一步发展的关键因素。无线电力传输技术通过电磁感应、磁共振或电场耦合等方式实现电能的无接触传输，具有即停即充、无需插拔、自动化程度高等显著优势，尤其适用于自动驾驶车辆自动补能、公共停车场共享充电等应用场景。在现有技术路线中，磁共振式WPT系统因其传输效率高、空间自由度大、对位容忍度强等特性，被公认为最具产业化前景的技术方案之一。1.2MF-WPT技术概述与标准化需求根据IEC61980-1的定义，WPT系统按照工作频率可分为多个频段，其中MF-WPT系统指工作在81.38-90kHz频段范围内的磁共振式无线充电系统（部分标准将频率范围扩展至10kHz至150kHz的中频范围）。该频段的选择是在综合考量传输效率、器件成本、电磁生物效应安全限值及国际电信联盟（ITU）频率划分规定等多重因素后得出的工程最优解。然而，MF-WPT系统的技术实现远比低频感应式系统复杂，其核心挑战之一在于通信与活动协调。不同于传统有线充电系统中电源与负载之间物理连接所天然赋予的确定性控制通道，无线充电系统中原边（地面侧）与副边（车载侧）之间依赖无线通信链路实现功率传输的实时控制、充电过程的动态协调以及安全状态的监控。这一技术特征决定了MF-WPT系统通信协议和活动流程的标准化需求具有突出的紧迫性。若无统一的通信标准，不同制造商生产的充电基础设施与车载接收端之间将无法实现有效的信息交互和协同工作，进而导致充电过程无法可靠启动、功率无法精确控制、安全保护机制无法联动，最终阻碍整个产业生态的健康发展。1.3标准立项的必要性与意义正是在上述产业背景下，IEC/TC69（电动道路车辆和电动工业载货车技术委员会）联合ISO/TC22/SC31（道路车辆数据通信分技术委员会）启动了IEC61980-2的编制工作，旨在为MF-WPT系统的通信和活动建立统一的国际技术规范。该标准的制定具有多维度的重要意义。技术层面，它首次系统性地定义了MF-WPT系统通信的协议架构、数据帧结构、时序要求和活动状态转移机制，填补了国际标准在无线充电专用通信领域的空白。产业层面，它为不同厂商之间的设备互操作提供了技术基准，降低了系统集成的技术壁垒和商业谈判成本。安全层面，标准中对通信超时、链路丢失、异常状态处理等安全相关机制的规范，为无线充电系统的功能安全设计提供了合规路径。战略层面，作为IEC这一最具影响力的国际标准化组织发布的标准，它深刻影响着全球各主要经济体的技术路线选择、法规框架设计和产业政策制定。二、IEC61980-2:2023标准概况与技术解析2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61980-2:2023||英文名称|Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part2:SpecificrequirementsforMF-WPTsystemcommunicationandactivities||中文名称|电动汽车无线电力传输（WPT）系统第2部分：MF-WPT系统通信和活动的特殊要求||发布机构|国际电工委员会（IEC）||技术委员会|IEC/TC69（电动道路车辆和电动工业载货车）||ICS分类号|43.120（电车）||发布日期|2023年5月3日||标准状态|现行有效||官方语言|英语、法语|2.2标准适用范围与定位IEC61980-2:2023适用于供电电压不超过1000VAC或1500VDC的MF-WPT系统，其服务对象涵盖道路电动汽车（EV）及其地面安装的供电设备（SupplyEquipment），同时适用于电动汽车向电网回馈电力的双向充电应用场景（Vehicle-to-Grid，V2G）。在IEC61980系列标准中的定位具体表现为：-IEC61980-1:2020规定了一般要求和定义，建立了WPT系统的基本架构模型和安全通则；-IEC61980-2:2023聚焦MF-WPT系统的通信协议和活动流程；-IEC61980-3聚焦MF-WPT系统的磁耦合器几何结构和安装要求。三个部分在技术逻辑上构成“总-分-分”的矩阵式结构，既有一般性规范引领，又有面向具体频段和具体技术环节的细化规定。IEC61980-2扮演着连接上下两层标准的关键角色，起着承上启下的枢纽作用，既是第1部分框架要求在通信领域的具体落地，又是第3部分耦合器设计的系统级约束输入。2.3核心技术与规范内容2.3.1通信体系架构IEC61980-2:2023在通信体系架构的设计上采用分层模型。物理层规定了MF-WPT通信的载波频率、调制方式、发射功率和接收灵敏度等技术参数。数据链路层定义了帧格式、编码方案、错误检测与纠正机制。应用层则规定了充电控制所需的具体指令集和数据对象。值得特别关注的是，该标准规定了通信协议的数据帧周期。在兼容GB/T27930-2023等主流有线充电通信协议延时要求前提下，MF-WPT系统的通信周期设计需满足系统实时控制需求。此外，标准设计了数据链路层保护和通信中断的降功率安全机制，这些功能安全设计构成了标准产业价值的重要基础。2.3.2活动流程规范标准将MF-WPT系统的充电过程划分为多个规范化活动阶段，涵盖从车辆进入充电位到充电完成的全流程。各阶段间的状态转换条件以确定性逻辑进行定义，确保不同设备间状态机的协同工作。在活动流程规范中，标准特别定义了充电过程中的实时功率控制指令交互方式和稳态电压控制策略，以及在检测到异常状况（如异物侵入、活体检测触发、温度越限、通信链路异常等）时的时序要求和保护降额策略。2.3.3互操作性与一致性为确保多厂商设备间的互操作性，标准定义了三层一致性验证框架：协议一致性测试、互操作性能测试及现场兼容性验证。标准附录中给予了详细的测试参数定义，为产业界搭建测试环境提供了统一依据。三、标准编制过程与主要参与单位3.1编制历程IEC61980-2的编制工作经历了严谨规范的发展周期，其编制进程大致如下：-2018年：IEC/TC69在WPT工作组内设立专项任务组，启动MF-WPT通信标准预研；-2019年：完成标准框架草案和关键通信需求识别，形成委员会草案初稿（CD）；-2020-2021年：经过多轮国际征求意见和委员会草案讨论，期间同步开展多轮实验室间比对测试；-2022年：形成国际标准最终草案（FDIS），通过各成员国表决；-2023年5月3日：标准正式发布，IEC61980-2:2023正式生效。3.2主要参与单位介绍中国电力企业联合会（ChinaElectricityCouncil，CEC）作为IEC中国国家委员会的积极成员单位，深度参与了IEC61980-2:2023的编制工作。该联合会成立于1988年，是全国电力行业企事业单位的联合组织，承担着电力行业标准化的归口管理职能，是全国电工电子产品（包括电动汽车充电设施）标准化技术委员会等多家标委会的秘书处挂靠单位。在IEC61980-2的编制过程中，中国电力企业联合会组织国内无线充电技术优势单位组成工作组，系统梳理了中国在电动汽车无线充电技术研发和示范应用中的经验成果，向IEC/TC69提交了多项技术提案和修改意见，积极推动标准条款充分反映不同技术路线和应用场景的共性需求。联合会在标准草案审议、国内意见征集、国际投票协调等方面做了大量卓有成效的工作，为标准的顺利发布贡献了中国智慧。同时，中国电力企业联合会自2024年起组织国内相关单位开展IEC61980-2的采标转换工作，同步开展相关国家标准和行业标准的制修订工作，推动国际标准成果在国内的高效转化实施。四、标准实施与产业影响4.1国际产业影响IEC61980-2:2023的发布在全球范围内引发广泛关注。在标准发布后的过渡期内，欧美日韩等主要汽车制造和充电设备企业已陆续宣布其MF-WPT产品将全面对标IEC61980-2进行设计优化。多家国际主流车企正在基于该标准开发下一代无线充电量产车型，预计相关车型将在未来2年至3年内陆续投放市场。国际上，SAEInternational（国际自动机工程师学会）已在其J2954标准更新中将IEC61980-2列为规范性引用文件，形成了IEC与SAE在MF-WPT通信领域标准体系的实质性对接。欧洲电工标准化委员会（CENELEC）也启动了将IEC61980-2采纳为欧洲标准（EN）的平行审批程序。与此同时，国际电信联盟（ITU）在2023年世界无线电通信大会（WRC-23）上关于该频段技术的讨论中，亦将IEC61980-2作为产业可实现性的重要技术依据予以参考。4.2国内影响与应对策略从国内产业发展的视角来看，IEC61980-2:2023对我国电动汽车无线充电技术的产业化和标准化进程具有双重影响。积极影响方面，该标准的发布为我国建立自主无线充电标准体系提供了重要参考模板。当前，我国正在推进能源行业标准《电动汽车无线充电系统第2部分：通信协议》（NB/TXXXXX—20XX）和《电动汽车无线充电系统第3部分：电磁环境限制与测量方法》等标准的制修订工作。IEC61980-2与SAEJ2954的技术要素可有助于优化国内标准的技术指标体系，提升国内产品与国际市场的兼容性。挑战与应对方面，我国在MF-WPT系统的核心技术研发、关键元器件自主可控等方面仍存在一定差距。无线充电系统所需的高频功率器件、高性能磁材、精密控制芯片等核心环节对进口依赖度较高。此外，IEC61980-2规定的通信安全机制和数据安全要求较高，需要国内企业在协议栈开发、信息安全防护等方面加大自主研发投入。4.3标准应用前景展望展望未来，IEC61980-2:2023标准的应用将呈现以下几个重要发展趋势：第一，与自动驾驶技术深度融合。随着L3级以上自动驾驶功能的规模化落地，无线充电作为自动代客泊车（AVP）生态中关键的能源补给环节，将更大程度释放其免人工干预的独特价值。而这一切的实现依赖于IEC61980-2所规范的可靠通信链路，确保车辆在无人监管状态下安全地完成充电。第二，双向充电与车网互动（V2G）的应用拓展。IEC61980-2对双向功率流动场景下的通信需求已有前瞻性设计，随着车辆到电网（V2G）技术的推广，MF-WPT系统作为双向能量交互的物理基础，其标准化通信协议将成为支撑分布式能源灵活调度的重要技术保障。第三，标准体系的持续演进与扩充。IEC/TC69正在同步推进IEC61980-3（磁耦合器）的修订工作，并计划启动IEC61980-2的第一次修订（Amendment1），重点补充和细化和完善通信安全机制。同时，ISO/TC22/SC31已开始考虑将WPT通信纳入车辆通信接口的整体框架。五、结论IEC61980-2:2023《电动汽车无线电力传输（WPT）系统第2部分：MF-WPT系统通信和活动的特殊要求》作为全球首个专门针对MF-WPT系统通信与活动流程制定的统一国际标准，填补了该领域标准体系的空白，为无线充电技术的规模化商用和跨品牌互操作奠定了关键的技术基准。该标准的发布不仅反映了全球电动汽车产业对无线充电技术标准化、规范化的迫切需求，更体现了国际标准化组织在快速演进的技术前沿领域持续发挥引领作用的能力。对我国而言，积极跟踪研究IEC61980-2的技术内容，加快推动该标准的转化应用，同步完善国内无线充电标准体系，加强核心技术研发和知识产权布局，将有助于我国在全球电动汽车无线充电产业格局中占据有利位置。面对新能源汽车产业变革的历史机遇，标准化工作将继续发挥基础性、战略性和引领性作用，为构建安全高效、互联互通的充电基础设施体系提供坚实的制度保障和技术支撑。参考文献[1]IEC61980-2:2023,Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part2:SpecificrequirementsforMF-WPTsystemcommunicationandactivities[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC61980-1:2020,Ele