IEC 61980-32022 电动车辆无线电力传输（WPT）系统.第3部分磁场无线电力传输系统的特殊要求标准立项发展报告

电动车辆无线电力传输（WPT）系统第3部分：磁场无线电力传输系统的特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleWirelessPowerTransfer(WPT)Systems-Part3:SpecificRequirementsforMagneticFieldWirelessPowerTransferSystems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）技术作为替代传统传导充电方式的前沿解决方案，正逐步从实验室研究走向规模化商业应用。为规范和引导磁场无线电力传输系统的设计、制造、测试与应用，国际电工委员会（IEC）于2022年11月正式发布了IEC61980-3:2022《电动车辆无线电力传输（WPT）系统第3部分：磁场无线电力传输系统的特殊要求》。该标准是IEC61980系列标准的重要组成部分，在IEC61980-1通用要求的基础上，针对磁场型无线电力传输系统的特殊技术特征提出了明确的性能要求、安全规范与测试方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其行业影响，分析了标准对推动电动汽车无线充电产业健康有序发展的重要战略意义，并对我国在该领域的标准化工作提出对策建议。报告指出，IEC61980-3:2022填补了磁场无线电力传输系统专项标准的国际空白，对于统一全球电动汽车无线充电技术规范、促进产业协同发展具有里程碑式的意义。关键词：电动汽车；无线电力传输；磁场耦合；IEC61980；标准化；充电安全；电磁兼容Keywords:ElectricVehicle;WirelessPowerTransfer;MagneticFieldCoupling;IEC61980;Standardization;ChargingSafety;ElectromagneticCompatibility一、引言1.1研究背景全球能源危机与气候变化双重压力下，交通运输领域的电动化转型已成为各国共识。据国际能源署（IEA）统计，2022年全球电动汽车销量突破1000万辆，保有量超过2600万辆。然而，充电基础设施的便捷性与安全性始终是制约电动汽车进一步普及的关键瓶颈之一。传统插拔式充电方式在雨天、雪天等恶劣环境下的电气安全隐患、频繁插拔导致的机械磨损以及自动驾驶场景下对无人化充电的需求，使得无线电力传输技术受到越来越多的关注。无线电力传输技术利用电磁场的空间耦合实现电能的无接触传输，按工作原理可分为磁场耦合式（包括磁感应耦合和磁共振耦合）与电场耦合式两大类。其中，基于磁场耦合的WPT系统因其传输功率大、效率高、传输距离适中、对异物敏感性较低等优势，目前已成为电动汽车无线充电技术的主流路线。宝马、奔驰、奥迪等国际主流车企已相继推出或规划搭载无线充电系统的量产车型，国内新能源车企亦在此领域积极布局。1.2标准立项的必要性在IEC61980-3:2022发布之前，电动汽车无线充电领域的标准体系尚不完善。虽然IEC61980-1:2020规定了电动汽车WPT系统的一般要求，但磁场型系统在频率选择、电磁场暴露限值、线圈对位容差、异物检测（ForeignObjectDetection,FOD）与活体保护（LivingObjectProtection,LOP）等方面具有显著的特殊性，亟需专项标准予以规范。此外，不同厂商的充电设施与车辆之间缺乏统一的互操作性规范，严重制约了无线充电基础设施的规模化部署。同时，国际电信联盟（ITU）在2017年正式将85kHz频段（81.38-90kHz）确定为电动汽车无线充电的专用频段，这为磁场WPT系统的标准化提供了重要的频谱资源保障。在此背景下，IEC第69技术委员会（IEC/TC69:电动道路车辆和电动工业卡车）下属的WG4工作组着手制定IEC61980-3，历时多年，最终于2022年11月正式发布。二、标准编制过程概述2.1标准编制时间线IEC61980-3标准的编制工作始于2017年，其编制历程可划分为以下几个关键阶段：|阶段|时间节点|主要工作内容||------|----------|-------------||提案阶段（NP）|2017年|由IEC/TC69/WG4工作组提出新工作项目提案||委员会草案（CD）|2018-2019年|组织各成员国专家编制标准草案，完整的技术方案讨论与多次修改||国际标准草案（DIS）|2020年|面向IEC全体成员国征求意见并投票表决||最终国际标准草案（FDIS）|2021年|对反馈意见进行最终处理，完善标准文本||正式发布|2022年11月|经IEC国家委员会投票通过后正式出版|该标准的编制过程充分体现了IEC协商一致的标准化原则，标准草案综合了来自德国、美国、中国、日本、韩国等主要汽车工业国家和地区的专家意见，兼顾了技术先进性、产业可实施性与安全可靠性之间的平衡。2.2与IEC61980系列标准的关系IEC61980系列标准是电动汽车无线电力传输领域的基础性系列标准，整体结构如下：-IEC61980-1:2020：通用要求，规定了WPT系统的系统架构、性能指标、安全要求和测试条件等基础性内容；-IEC61980-2:2021：通信要求和协议，规定了地面设备（GA）与车载设备（VA）之间的通信交互协议；-IEC61980-3:2022：磁场无线电力传输系统的特殊要求，作为本报告的关注焦点，针对磁场耦合类型系统在电磁兼容、磁场暴露、线圈结构、效率与互操作等方面的专项技术指标进行规定。三者构成“通用要求+专项技术”的层次化标准体系，为不同类型WPT系统提供了分层次的标准化指导。三、标准核心技术内容3.1适用范围与系统分类IEC61980-3:2022适用于静态磁场型电动汽车无线电力传输系统（即车辆停放状态下进行充电的系统），其适用条件包括：-系统额定功率等级涵盖3.7kW至22kW的典型应用场景（对应普通充电与半快速充电需求）；-地面侧充电设备（GA）与车辆侧接收设备（VA）之间的传输气隙典型范围为100mm至250mm；-工作频率覆盖ITU指定的81.38kHz至90kHz频段；-适用于道路车辆类别M类（乘用车）和N类（商用车）的电动车辆。该标准将磁场WPT系统按传输功率分为WPT1（3.7kW）、WPT2（7.7kW）、WPT3（11kW）和WPT4（22kW）四个等级，为系统的分类管理和测试认证提供了明确的功率类别划分依据。3.2技术指标体系标准从以下多个维度构建了完整的技术指标体系：（1）电磁兼容性能标准对磁场WPT系统的电磁兼容性提出了严格的限值要求。在传导发射方面，系统应满足CISPR11规定的B类限值要求；在辐射发射方面，针对低频磁场分量规定了专用的测试方法和限值曲线。同时，标准规定了系统在受到外部电磁干扰时应具有足够的抗扰度，确保在复杂电磁环境下仍能安全稳定运行。（2）磁场暴露安全-在车辆内部乘客舱区域，磁场暴露水平须满足ICNIRP公众限值要求；-在车辆外部人员可达区域，须对磁场暴露水平进行评估和标识；-系统应具备磁场场强监测功能，超标时自动降低传输功率或停止充电。（3）效率要求标准对系统的电能传输效率提出了明确要求：在额定功率条件下，系统从电网输入端至车载电池输入端的总效率应不低于85%（含所有辅助损耗）。效率测试应在标准规定的环境条件（环境温度23℃±5℃）和标准对位条件下进行。这一指标的设定兼顾了技术可行性与运行经济性。（4）对位容差与互操作性标准规定了系统的水平对位容差范围。在额定功率传输状态下，系统应能容忍地面设备线圈与车载设备线圈之间在水平方向上的偏移不超过±75mm，在此范围内系统应保持不低于80%的额定效率。同时，标准为不同制造商的GA与VA之间的互操作提供了技术框架，鼓励制造商遵循统一的技术接口规范。（5）安全功能要求标准对磁场WPT系统提出了全面的安全功能要求，包括：-异物检测（FOD）：系统应能检测到落入充电区域内的小型金属异物（如硬币、钥匙、金属碎片等），并在检测到异物时自动降低功率或立即停止充电。检测灵敏度要求能识别直径不小于20mm的金属物体；-活体保护（LOP）：利用磁场扰动检测或多传感器融合技术，系统应能够识别充电区域内的人体或动物进入，并在规定时间（不超过300ms）内将传输功率降低至安全水平或终止充电；-过温保护：在高温工作条件下，系统应能自动调节输出功率，防止设备过热。（6）环境适应性考虑到电动汽车户外充电的实际使用环境，标准规定了系统在一定防护等级条件（参照IEC60529规定的IP防护等级）下的工作能力，包括系统在淋雨、粉尘、高低温（-30℃至+50℃）、高湿度等条件下的性能要求。此外，对系统所用线缆、连接器及磁性材料的耐老化性能亦做出了相应规定。3.3测试与验证方法为保证标准条款的可验证性和可操作性，标准附录部分提供了详细的测试布置方案、测量仪器规格要求及数据处理方法。测试方法覆盖了效率测量、电磁场测量、安全功能验证、环境试验等多个维度，并规定了各种测试条件之间的优先级关系，为第三方检测认证机构提供了统一的操作依据。四、标准的意义与行业影响4.1国际层面的战略价值IEC61980-3:2022的发布具有多重战略意义。首先，它填补了国际标准化组织在电动汽车磁场无线充电专项标准方面的空白，使全球范围内该领域的研发与产业化有了统一的技术依据和评价准则。其次，该标准为全球范围内不同国家和地区建设电动汽车无线充电基础设施提供了共同遵循的技术规范，有利于推动充电设施的跨国互认和全球统一市场的形成。同时，该标准为磁场WPT系统的安全性设立了较高的准入门槛，有效保护了消费者人身安全与财产安全，也为各国市场监管机构进行产品安全监管提供了国际通行的技术依据。4.2对产业链的引导作用标准的发布对无线充电产业链的上下游企业具有明确的引导作用：-整车企业方面，标准明确了车载端设备的功率等级、安装空间要求和电磁兼容指标，为整车集成设计提供了可靠的参考基准；-充电设施企业方面，标准规范了地面端设备的技术架构和安全要求，为该类产品的设计研发和工程实施提供了依据，也为产品进入国际市场提供了合规指引；-测试认证机构方面，标准提供了统一的测试方法与判定准则，有助于建立全球互认的检测认证体系，促进贸易便利化。4.3对我国相关标准化工作的启示我国在电动汽车无线充电技术研发和产业化方面起步较早，已有多家企业推出无线充电产品或示范项目。IEC61980-3:2022的发布对我国在该领域的标准化工作具有重要的参考与借鉴价值。目前，我国已发布GB/T38775系列国家标准，并在其中参考了IEC61980系列标准的框架。未来，应在以下方面进一步加强：1.密切跟踪IEC61980系列标准的更新动态，加快国内标准的同步修订与转化工作；2.加强在IEC/TC69/WG4工作组中的实质性参与和话语权，推动我国优势技术和自主创新成果融入国际标准；3.推动无线充电互操作性测试验证体系的建设，建立国家级无线充电检测验证平台；4.在自动泊车与无线充电融合、V2G（车辆到电网）双向无线充电等新兴应用场景中提前布局标准研究。五、主要编制与参编单位介绍5.1IEC/TC69/WG4工作组IEC61980-3标准由IEC/TC69（电动道路车辆和电动工业卡车技术委员会）下设的WG4工作组负责制定。WG4工作组汇聚了来自全球多个国家的标准化专家，涵盖汽车制造、电力电子、无线充电技术、电磁兼容、安全认证等多个专业领域。工作组定期召开会议，组织各成员国专家对标准技术内容进行深入研讨，广泛征求各利益相关方意见，确保标准的科学性、先进性和广泛适用性。5.2中国参与单位概况中国作为IEC的重要成员国，深度参与了该标准的制定工作。国内多家高校、科研机构和企业积极参与WG4工作组的各项活动，在标准的技术方案讨论和意见反馈阶段发挥了重要作用。其中，中国汽车技术研究中心有限公司（以下简称“中汽中心”）是这一标准制定过程中极具代表性的参与单位之一。中国汽车技术研究中心有限公司是隶属于国务院国资委的中央企业，成立于1985年，总部位于天津，是国内外汽车行业公认的综合性技术服务机构。中汽中心作为IEC/TC69国内技术对口单位，长期负责组织国内专家参与IEC/TC69及其下设工作组的国际标准制定工作。在IEC61980-3标准的编制过程中，中汽中心组织国内产学研用各方力量，系统梳理了中国在磁场耦合无线充电技术领域的研究成果和工程实践经验，向IEC提交了多项技术提案和修改意见，有效推动了中国技术方案和产业诉求在国际标准中的体现。此外，中汽中心还承担着我国电动汽车充电标准化技术委员会秘书处职能，在推动我国无线充电国家标准体系建设方面发挥了枢纽作用。依托其下属的检测认证机构，中汽中心建立了电动汽车无线充电测试验证能力，为国内企业提供标准符合性检测和技术咨询服务，有效支撑了我国无线充电技术的产业化进程。六、结论与展望6.1标准总体评价IEC61980-3:2022作为电动汽车磁场无线电力传输系统的首个专项国际标准，其发布标志着电动汽车无线充电技术从分散化、差异化发展阶段迈入标准化、规范化发展的新阶段。该标准以系统化的技术指标体系、严谨的安全规范要求和可操作的测试验证方法，为全球范围内磁场WPT系统的设计、生产、检测和应用提供了全面的技术指引。该标准体现出以下突出特点：1.系统性：与IEC61980-1通用要求和IEC61980-2通信要求共同构成完整的系列标准体系，技术条款之间衔接紧密、逻辑自洽；2.先进性：充分吸收了当今磁场耦合无线充电领域的最新技术成果，技术指标设定科学合理，具有适度前瞻性；3.安全性：将磁场暴露限值、异物检测、活体保护等安全要求置于突出位置，体现了以人为本的标准制定理念；4.可操作性：测试方法描述详尽，判定准则清晰明确，便于各相关方实施执行。6.2未来发展方向展望未来，电动汽车无线电力传输领域的标准化工作将持续深化和拓展。值得关注的趋势包括：动态无线充电标准的推进：随着道路无线充电（DynamicWirelessPowerTransfer）技术的逐步成熟，面向行驶中车辆充电的标准制定将成为IEC和相关国家标准化机构的下一个工作重点。动态充电系统在功率等级、频率管理、电磁辐射控制、道路集成等方面均面临更为复杂的技术挑战，需要建立全新的标准框架。双向无线充电技术的标准化：V2G（Vehicle-to-Grid）技术的兴起对无线充电系统提出了双向能量传输、双向通信和智能调度等新需求，相应的标准条款有待进一步研究制定。更高功率等级的拓展：面向商用车辆（电动公交车、电动卡车）的大功率无线充电系统（功率等级达50kW-200kW及以上）对系统设计、散热管理和安全防护提出了更高要求，需要扩展标准覆盖范围。与自动驾驶技术的融合应用也将产生新的标准化需求——自动泊车与无线充电的系统集成、充电过程与车辆自动驾驶系统的安全交互、人机交互界面的统一规范等，均为未来标准化工作的重要方向。6.3结语IEC61980-3:2022的发布是电动汽车无线充电领域国际标准化进程中的一个重要里程碑，也是全球范围内技术专家、产业界和标准化工作者多年共同努力的成果结晶。对于业界而言，建议相关企业和机构密切关注该标准的技术要求和更新动态，将其作为产品研发、质量管理和市场拓展的战略参考。可以预见，随着该标准在全球范围内的广泛应用与持续完善，电动汽车无线充电技术将迎来更加蓬勃有序的发展阶段，为全球交通电动化转型和碳中和目标的实现提供坚实的技术支撑。参考文献[1]IEC61980-3:2022,Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part3:Specificrequirementsformagneticfieldwirelesspowertransfersystems,IEC,2022.[2]IEC61980-1:2020,Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part1:Generalrequirements,IEC,2020.