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

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》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleWirelessPowerTransfer(WPT)Systems-Part2:SpecificRequirementsforMF-WPTSystemCommunicationandActivities摘要随着全球新能源汽车产业的迅猛发展，电动汽车无线电力传输（WirelessPowerTransfer,WPT）技术作为解决传统插电充电方式在便捷性、安全性和智能化方面局限性的关键路径，正逐步从实验室走向规模化商业应用。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年5月3日正式发布IEC61980-2:2023标准，针对中频（MF）无线电力传输系统的通信协议和运行活动提出了专项技术要求。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术框架、核心内容及实施意义。报告指出，IEC61980-2:2023的发布填补了MF-WPT系统在通信接口、活动管理、安全机制等方面的国际标准空白，为不同制造商设备间的互联互通提供了统一技术依据，对推动电动汽车无线充电产业的规范化、国际化发展具有重要的里程碑意义。本报告同时就该标准的实施路径、产业影响及未来演进方向进行了深入分析和展望。关键词：电动汽车；无线电力传输；国际电工委员会；通信协议；标准化；中频系统；interoperabilityKeywords:ElectricVehicle;WirelessPowerTransfer;IEC;CommunicationProtocol;Standardization;MFSystem;Interoperability一、引言1.1标准立项背景在全球碳中和目标与能源结构转型的双重驱动下，电动汽车产业呈现出爆发式增长态势。国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》显示，2023年全球电动汽车保有量已突破4000万辆，同比增长约40%。随着电动汽车保有量的持续攀升，充电基础设施的便捷性和智能化水平成为制约产业进一步发展的关键瓶颈。无线电力传输技术凭借其无需插拔线缆、可实现自动化充电、适应恶劣环境等显著优势，被公认为下一代电动汽车充电技术的核心方向之一。根据充电功率和应用场景的不同，WPT技术可分为多个频段类别，其中中频（MF）系统因其在传输效率、电磁兼容性和系统成本之间的良好平衡，被业界视为最具大规模商业化潜力的技术路线。然而，WPT技术的标准化进程长期滞后于产业发展需求。特别是在通信层面，由于不同厂商采用私有通信协议，导致跨品牌、跨型号的无线充电系统无法实现互联互通，严重制约了技术推广和市场拓展。IEC61980系列标准正是在这一背景下应运而生，旨在建立统一的WPT系统国际标准框架。1.2标准体系定位IEC61980系列标准由国际电工委员会（IEC）下设的TC69（电动道路车辆和电动工业卡车技术委员会）归口管理，是与ISO15118、SAEJ2954等标准并列的电动汽车无线充电领域核心标准体系。该系列标准采取“通用要求+专项要求”的模块化结构，具体包括：-IEC61980-1：通用要求，规定了WPT系统的基本架构、性能指标和一般安全要求；-IEC61980-2：MF-WPT系统的特殊要求，聚焦通信协议和运行活动管理，即本报告所涉对象；-IEC61980-3：MF-WPT系统的特殊要求，侧重磁耦合结构和电磁环境兼容性。IEC61980-2:2023作为该系列标准的第二组成部分，专门针对MF-WPT系统在通信和活动层面的特殊需求制定了详细规范，是连接物理层充电基础设施与应用层充电服务的关键桥梁。二、标准主要内容2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61980-2:2023||标准名称|Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part2:SpecificrequirementsforMF-WPTsystemcommunicationandactivities||英文名称|Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part2:SpecificrequirementsforMF-WPTsystemcommunicationandactivities||发布机构|国际电工委员会（IEC）||ICS分类号|43.120（电车）||发布日期|2023年5月3日||标准状态|现行||语种版本|英语、法语||技术委员会|IEC/TC69|2.2技术范围与适用对象IEC61980-2:2023规定了MF-WPT系统在通信和活动方面的特殊要求，适用于地面侧设备（GroundAssembly,GA）与车辆侧设备（VehicleAssembly,VA）之间通过磁场耦合方式实现电能无线传输的系统，其工作频率位于中频频段（通常指300kHz至3MHz范围）。该标准主要适用于以下应用场景：-电动乘用车、电动轻型商用车等的静态无线充电；-半动态和动态无线充电系统的基础通信架构；-与V2G（Vehicle-to-Grid）、V2H（Vehicle-to-Home）等双向能量交互场景的通信接口。2.3核心技术要求2.3.1通信协议框架标准明确了MF-WPT系统通信协议的分层架构，包括物理层、数据链路层和应用层三个层次。其中，物理层规定了通信载波频率、调制方式和信号功率要求；数据链路层规定了帧格式、差错控制和介质访问控制（MAC）机制；应用层则定义了充电控制指令、状态查询和异常处理等交互规则。具体而言，标准规定MF-WPT系统可采用专用短程通信（DSRC）或基于Wi-Fi的无线局域网通信方式作为承载，同时兼容未来可能引入的蜂窝通信（C-V2X）方案，体现了技术中立性和前瞻兼容性。2.3.2通信消息集定义标准定义了完整的通信消息集，涵盖充电启动（SessionStart）、充电参数协商（Negotiation）、充电控制（Control）、状态反馈（Status）、安全监控（Safety）和充电终止（SessionStop）等六大类消息。每类消息均定义了标准化的数据结构、字段含义和编码规则，确保不同厂商设备之间能够实现无障碍信息交互。其中充电参数协商消息集是标准的核心创新之一。该机制允许地面侧设备和车辆侧设备在充电开始前，根据各自能力参数（如最大功率、线圈位置偏移容忍度、电池状态等）动态协商最优充电策略，从而实现能量传输效率和安全性的综合优化。2.3.3通信性能指标标准对通信系统的性能提出了明确量化要求，包括但不限于：-通信建立时间：从充电区域检测到通信链路建立完成的时间不超过100ms；-数据传输速率：应用层有效数据吞吐量不低于1Mbps；-误码率（BER）：在标准电磁干扰环境下，通信误码率不超过10⁻⁵；-通信中断恢复：通信链路意外中断后，应在200ms内完成自动重连和状态同步；-时延要求：充电控制指令的端到端时延不超过50ms。2.3.4安全机制安全性是无线充电系统设计的重中之重。IEC61980-2:2023从信息安全（Cybersecurity）和功能安全（FunctionalSafety）两个维度提出了系统性要求。在信息安全方面，标准引入了身份认证、加密通信和防重放攻击等安全机制，防止恶意第三方对充电过程进行非法干扰或数据窃取。具体包括：设备证书管理框架、基于公钥基础设施（PKI）的双向认证流程，以及符合ISO/IEC19823标准的轻量级加密算法要求。在功能安全方面，标准要求通信系统在检测到异常状态（如通信超时、数据校验错误、信号强度异常等）时，能够自动触发安全响应流程，包括降功率运行、暂停充电或紧急停机等分级保护措施，并与ISO26262功能安全标准体系保持协调一致。2.3.5电磁兼容性与共存性考虑到MF-WPT系统的高功率电磁场可能与通信信号产生相互干扰，标准专门规定了通信系统在WPT电磁环境中的抗扰度要求和发射限值。标准引用了IEC61000系列电磁兼容性（EMC）标准的相关要求，并根据WPT系统的特殊性补充了针对性的测试方法和评估准则。同时，标准还考虑了WPT系统与其他无线通信系统（如AM广播、航空导航信号等）的频谱共存问题，提出了相应的保护频带和功率控制策略。三、标准立项意义与产业影响3.1填补国际标准空白在IEC61980-2:2023发布之前，MF-WPT系统的通信层面缺乏统一的国际标准。不同厂商各自为战，形成了多种互不兼容的专有通信协议，严重阻碍了无线充电基础设施的互联互通和规模化部署。该标准的发布填补了这一关键空白，为全球MF-WPT系统的通信接口提供了统一技术规范。3.2支撑互联互通与产业生态构建标准的实施将有效解决不同品牌电动汽车与不同运营商充电设施之间的兼容性问题。这意味着搭载符合IEC61980-2标准的车载无线充电接收端的电动汽车，能够在任何符合该标准的无线充电站进行充电，类似于今天我们使用统一的充电接口为手机充电一样便捷。这对于构建开放、竞争的无线充电产业生态具有决定性作用。3.3促进技术创新与成本优化通过标准化通信接口，产业链上下游企业可以在统一技术框架下进行创新和竞争。一方面降低了系统集成的技术门槛，使更多企业能够参与无线充电产品的研发和制造；另一方面通过规模化效应降低关键元器件和模块的制造成本，进而推动无线充电设备的整体价格下探，加速市场普及。3.4支撑相关政策和法规制定IEC61980-2:2023为各国政府和监管机构制定电动汽车无线充电相关政策法规提供了技术参考依据。标准中关于电磁兼容、信息安全、频段使用等方面的技术指标，可作为行业准入和安全监管的技术支撑，有助于建立公平有序的市场环境。四、标准修订单位介绍4.1归口技术委员会：IEC/TC69IEC61980-2:2023由国际电工委员会第69技术委员会（IEC/TC69-ElectricRoadVehiclesandElectricIndustrialTrucks）归口管理。TC69成立于1991年，是国际电工委员会下属负责电动道路车辆和电动工业卡车领域标准制定的专业技术委员会，其工作范围涵盖电动汽车的充电系统、动力系统、电气安全、电磁兼容性以及与电网的交互接口等。TC69的秘书处由挪威电子技术委员会（NEK）承担，主席和秘书的任命由IEC理事会执行委员会批准。TC69目前下设多个工作组（WorkingGroup）和项目组（ProjectTeam），其中与IEC61980系列直接相关的包括：-WG2（充电基础设施工作组）：负责电动汽车供电设备（EVSE）相关标准的制定和维护，包括IEC61851系列充电标准；-PT61980（WPT项目组）：专项负责IEC61980系列无线电力传输标准的制定与修订工作；-WG4（通信与信息交互工作组）：负责充电系统通信协议标准的制定，包括与ISO/TC22（道路车辆技术委员会）联合制定的ISO15118系列标准。TC69在IEC61980-2:2023的制定过程中发挥了核心统筹作用，组织来自全球各成员国的专家完成了标准草案的起草、技术评审、意见征集、投票表决等全部程序。据统计，TC69目前拥有来自全球30余个国家的国家委员会参与，包括中国、美国、德国、日本、韩国等在电动汽车领域具有重要产业影响力的国家。4.2中国参与情况及贡献中国是IEC/TC69的重要参与国，中国国家标准化管理委员会（SAC）通过中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）等机构深度参与了IEC61980-2:2023的制定工作。中国专家在标准草案讨论中积极提出关于充电通信兼容性、信息安全防护等方面的技术建议，多份中国提案内容被标准文本采纳。中国在无线充电通信技术领域的工程实践和产业化经验为标准的完善提供了重要的实证支撑。五、结论与展望5.1核心结论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》是电动汽车无线充电技术标准化进程中的一个关键里程碑。该标准以系统性、前瞻性和可操作性的技术规范，有效回应了MF-WPT系统在大规模商用化进程中对通信协议统一化、安全机制规范化、互联互通标准化的迫切需求。5.2未来展望面向未来，IEC61980-2:2023的深入实施和持续演进将在以下方面发挥更加深远的影响：第一，随着标准在全球范围内的推广实施，跨品牌、跨区域的无线充电互联互通将在2025年前后取得实质性突破，为大规模商业化铺平道路。第二，IEC/TC69已启动IEC61980-2的维护更新工作，将根据技术发展和产业反馈及时修订完善。同时，面向动态无线充电（DWPT）和双向无线充电（BidirectionalWPT）场景的新标准化需求已在规划之中。第三，无线充电技术与自动驾驶技术的深度融合，将催生“自动泊车+自动充电”的完全无人化充电体验，这对通信协议的低时延、高可靠性提出了更高要求，也将在后续标准版本中得到进一步强化。可以预见，以IEC61980-2:2023为核心的国际标准体系的持续完善，将为全球电动汽车无线充电产业的健康有序发展奠定坚实的技术基础，助力构建更加便捷、高效、安全的可持续交通生态系统。参考文献[1]IEC61980-2:2023,Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part2:SpecificrequirementsforMF-WPTsystemcommunicationandactivities[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC61980-1:2020,Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part1:Generalrequirementsanddefinitions[S].Geneva:IEC,2020.[3]InternationalEnergyAgency.GlobalEVOutlook2024[R].Paris:IEA,2024.[4]ISO15118-1:2019,Roadvehicles-Vehicletogridcommunicationinterface-Par