《T CPSS 1010-2020-電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)過程無線充電方法》

ICS號(hào)43.040

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號(hào)T35

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CPSS2020—1010

電動(dòng)汽車移動(dòng)式無線充電技術(shù)規(guī)范

Dynamicalwirelesschargingstandardfor

movingelectricvehicle

2020-08-25發(fā)布2020-09-01實(shí)施

中國(guó)電源學(xué)會(huì)發(fā)布

T/CPSS1010—2020

電動(dòng)汽車移動(dòng)式無線充電技術(shù)規(guī)范

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動(dòng)汽車在特定場(chǎng)景下移動(dòng)式無線充電類系統(tǒng)總體要求、主要性能的技術(shù)要求（標(biāo)準(zhǔn)

所列出的內(nèi)容）等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類型的電動(dòng)汽車移動(dòng)式磁耦合無線充電系統(tǒng)，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)與動(dòng)力電池提供電能，為

具體系統(tǒng)規(guī)范的制定提供依據(jù)。（參考國(guó)標(biāo)）

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T38775.1—2020電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第1部分：通用要求

GB/T38775.2—2020電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第2部分：車載充電機(jī)和無線充電設(shè)備之間的通信

協(xié)議

GB/T38775.3—2020電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第3部分：特殊要求

GB/T38775.4—2020電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第4部分：電磁環(huán)境限值與測(cè)試方法

GB12325—2008電能質(zhì)量供電電壓允許偏差

GB17625.1—2012電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）

Q/CSG11516.1—2010電動(dòng)汽車充電設(shè)施通用技術(shù)要求

Q/CSG11516.7—2010電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

SZDB/Z150.1—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第1部分：總則

SZDB/Z150.2—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第2部分：通信協(xié)議

SZDB/Z150.3—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第3部分：電能傳輸要求

SZDB/Z150.4—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第4部分：接口

SZDB/Z150.5—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第5部分：安全

SZDB/Z150.6—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第6部分：管理系統(tǒng)

SZDB/Z150.7—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第7部分：電能計(jì)量

SZDB/Z150.8—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第8部分：地面設(shè)施

SZDB/Z150.9—2015電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)第9部分：車載設(shè)備

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

無線充電wirelesscharging

一種借助于空間無形軟介質(zhì)（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、微波等）實(shí)現(xiàn)將電能由電源端傳遞至用電設(shè)備的一種

供電模式。

1

T/CPSS1010—2020

移動(dòng)式無線充電dynamicwirelesscharging

電動(dòng)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中的無線充電。

車載無線充電設(shè)備on-boardwirelesssupplydevice

電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)的車載側(cè)設(shè)備的統(tǒng)稱。

地埋無線充電設(shè)備off-boardwirelesssupplydevice

電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)的地面?zhèn)仍O(shè)備的統(tǒng)稱。

原邊無線充電設(shè)備primarywirelesschargingequipment

能量的發(fā)射端，與副邊設(shè)備耦合，將電能轉(zhuǎn)化成交變電磁場(chǎng)并定向發(fā)射的裝置。

副邊無線充電設(shè)備secondarywirelesschargingequipment

能量的接收端，與原邊設(shè)備耦合，接收交變電磁場(chǎng)并轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

能量變換裝置energyconversionequipment

固定安裝在路面端與電動(dòng)汽車端的能量變換裝置，用于實(shí)現(xiàn)電能形式（交流、直流）及頻率、幅值

的轉(zhuǎn)換功能。

無線充電功率wirelesschargingpower

無線充電系統(tǒng)在充電過程中電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。

無線充電效率wirelesschargingefficiency

能量變換裝置輸出直流功率與電網(wǎng)輸入有功功率之比。

原邊線圈、副邊線圈primarycoilandpick-upcoil

能量發(fā)射端激勵(lì)感應(yīng)磁場(chǎng)的線圈、接收端拾取交流感應(yīng)磁場(chǎng)的線圈。

工作頻率operationfrequency

無線充電系統(tǒng)磁能激發(fā)（接收）線圈工作頻率。

2

T/CPSS1010—2020

機(jī)械氣隙mechanicalairgap

原邊設(shè)備上表面與副邊設(shè)備下表面最短的間距。

工作氣隙operationalairgap

原邊設(shè)備磁場(chǎng)發(fā)射線圈上表面與副邊設(shè)備磁場(chǎng)接收線圈下表面之間的距離。

異物foreignobjects

位于原邊設(shè)備和副邊設(shè)備之間的任何物體。其既不是電動(dòng)汽車的一部分，也不是電動(dòng)汽車無線充電

位的一部分。

車輛側(cè)向偏移容忍度lateraldeviationtoleranceofelectricvehicle

允許側(cè)向偏移距離為車輛縱向中心線與導(dǎo)軌中心線的偏移距離，導(dǎo)軌距是指橢圓型導(dǎo)軌直線段兩

側(cè)平型導(dǎo)軌之間的距離。

4符號(hào)、代號(hào)和縮略語

下列符號(hào)、代號(hào)和縮略語適用于本文件。

C：電容

L：電感

R：電阻

AC：交流

DC：直流

EV：電動(dòng)汽車（ElectricVehicle）

EMI：電磁干擾(ElectromagneticInterference)

5系統(tǒng)組成

電動(dòng)汽車移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：

a)電能激發(fā)設(shè)備（發(fā)射設(shè)備）：

1)磁能激發(fā)線圈（機(jī)構(gòu)）：具有由電能向磁能轉(zhuǎn)化功能的線圈或機(jī)構(gòu)；

2)電能變換設(shè)備：具有由低頻電能向高頻電能形式變換功能的設(shè)備或裝置；

3)輸入調(diào)理設(shè)備：具備將工頻輸入或直流輸入調(diào)理成電能變換設(shè)備所需要的電能形式的設(shè)備

或裝置；

b)電能接收設(shè)備：

1)磁能接收線圈：具有將磁能轉(zhuǎn)化為電能的接收單元或設(shè)備；

2)集成式電能接收設(shè)備：具有將接收到電能轉(zhuǎn)化為負(fù)載所需電能形式的裝置或設(shè)備。

3

T/CPSS1010—2020

6充電方法

運(yùn)動(dòng)過程充電模式

電動(dòng)汽車充電設(shè)施需滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T38775.1—2020、Q/CSG11516.1—2010和Q/CSG11516.7—

2010。移動(dòng)式無線充電系統(tǒng)的地埋無線充電裝置設(shè)置為若干個(gè)無線充電區(qū)段，每個(gè)區(qū)段均與原級(jí)電能變

換裝置連接。在電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，當(dāng)運(yùn)行至某個(gè)區(qū)段時(shí)，通過位置檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)跟蹤電動(dòng)汽車

位置，由充電控制模塊導(dǎo)通對(duì)應(yīng)的無線充電區(qū)段，同時(shí)關(guān)閉其它區(qū)段，為電動(dòng)汽車提供實(shí)時(shí)電能補(bǔ)給（見

圖1）。

V

電動(dòng)汽車

能量變換

電機(jī)及控制電池組

初級(jí)

電

電能

拾取線圈網(wǎng)

變換

高頻磁場(chǎng)路面

關(guān)關(guān)開開關(guān)關(guān)

圖1電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)過程充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

充電頻率范圍

電動(dòng)汽車無線充電頻率范圍為79kHz到90kHz，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T38775.1—2020。

7主要性能

原邊無線充電設(shè)備輸入功率

原邊無線充電設(shè)備輸入功率等級(jí)參考國(guó)標(biāo)GB/T38775.1—2020，如表1所示。

表1原邊無線充電設(shè)備輸入功率等級(jí)分類

類別1234567

功率范圍3.7＜P≤7.7＜P≤11.1＜P≤

≤3.722＜P≤3333＜P≤66P＞66

kW7.711.122

接收端輸出功率

根據(jù)不同車輛類型，接收端額定輸出功率根據(jù)不同應(yīng)用可分為11kW和22kW兩種規(guī)格。

系統(tǒng)效率

根據(jù)不同車輛類型，系統(tǒng)整體效率應(yīng)大于85%。

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T/CPSS1010—2020

工作氣隙

根據(jù)不同的車輛類型，電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)過程的有效無線傳輸距離應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2不同車型的系統(tǒng)在額定工況下有效電能傳輸距離

最大有效傳輸工作氣隙

按功率定義

cm

22kW以下9-30

22kW以上30

注:系統(tǒng)有效電能傳輸距離應(yīng)在額定工況下進(jìn)行測(cè)量，在規(guī)定的功率輸出與效率條件下，由發(fā)射端線圈平面至拾取

端線圈平面的距離。

車輛行駛速度

在額定工況下,即在滿足額定功率輸出與整體效率規(guī)定條件下，車輛額定行駛速度要求應(yīng)符合推薦

廠家經(jīng)濟(jì)適用速度，正常行駛下車輛不允許超過120km/h.

側(cè)向偏移容忍度

針對(duì)不同功率等級(jí)（大于11kW,小于11kW），限定車輛處于穩(wěn)定平行于軌道運(yùn)行狀態(tài)。電動(dòng)汽車

運(yùn)動(dòng)過程中的側(cè)向偏移容忍度應(yīng)符合表3的規(guī)定。

表3不同功率等級(jí)下車輛側(cè)向偏移容忍度

最小車輛偏移容忍度

功率等級(jí)

%

大于11kW10%

小于11kW15%

注:該側(cè)向偏移容忍度應(yīng)在額定工況下進(jìn)行測(cè)量，在規(guī)定的功率輸出與效率條件下，其計(jì)算方法為：

側(cè)向偏移容忍度=允許側(cè)向偏移距離/導(dǎo)軌軌距

其中允許側(cè)向偏移距離為車輛縱向中心線與導(dǎo)軌中心線的偏移距離，導(dǎo)軌距是指橢圓型導(dǎo)軌直線段兩側(cè)平型導(dǎo)

軌之間的距離。

8原邊無線充電設(shè)備

能量變換電路

能量發(fā)射端需滿足GB/T38775.1—2020、SZDB/Z150.3—2015和Q/CSG11516.1—2010。在電動(dòng)

汽車原邊能量變換電路可采用電壓型或電流型的逆變器。

地埋無線充電線圈

為適應(yīng)電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)過程大功率無線充電需求，導(dǎo)軌線圈應(yīng)設(shè)計(jì)多匝線圈。

為減小導(dǎo)軌線圈的靜態(tài)損耗及其對(duì)外界的輻射影響，發(fā)射端應(yīng)采用分段導(dǎo)軌線圈的結(jié)構(gòu)形式（見圖

2）。

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T/CPSS1010—2020

移動(dòng)方向

拾取線圈

磁

場(chǎng)

分段導(dǎo)軌線圈

圖2分段導(dǎo)軌充電模式示意圖

9車載無線充電設(shè)備

能量接收端需滿足GB/T38775.1—2020、SZDB/Z150.3—2015和Q/CSG11516.1—2010，其功能

為：通過發(fā)射端與接收端的耦合，在接收端線圈中接收感應(yīng)電能，并通過能量調(diào)理環(huán)節(jié)將其轉(zhuǎn)化為負(fù)載

所需的電能形式。其組成主要包括三個(gè)部分：

a)拾取線圈及其補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)：其功能為獲取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為拾取端電路的等效輸入源，其工作在諧

振狀態(tài)，輸出連接功率變換環(huán)節(jié)。

b)功率變換環(huán)節(jié)：包括AC/DC、DC/DC、DC/AC等電力電子變換電路。用以獲得負(fù)載所需的直

流或交流的電能輸出形式。功率變換環(huán)節(jié)應(yīng)滿足SZDB/Z150.3—2015，電能質(zhì)量應(yīng)滿足GB

12325—2008和GB17625.1—2012。為實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定控制，采用DC/DC變換

器對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制。電動(dòng)汽車應(yīng)能實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)際輸入功率與預(yù)期輸入功率的差異，系

統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)停止功率傳輸。

c)負(fù)載：動(dòng)態(tài)無線充電系統(tǒng)的負(fù)載一般為電機(jī)、電池或者電阻類型負(fù)載。

10分段導(dǎo)軌切換

電動(dòng)汽車運(yùn)行過程無線充電應(yīng)具備分段導(dǎo)軌切換功能，當(dāng)在電動(dòng)汽車經(jīng)過指定充電區(qū)域時(shí)，僅在電

動(dòng)汽車下方的導(dǎo)軌段啟動(dòng)，進(jìn)入傳能狀態(tài)，而其它未處于電動(dòng)汽車下方的導(dǎo)軌段進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，以減小

能量損耗與EMI干擾。電動(dòng)車所在導(dǎo)軌段對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌控制器將檢測(cè)到起始位置信號(hào)，并通過通信總線

將信號(hào)傳輸至系統(tǒng)總控制器，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌發(fā)射能量開啟，此時(shí)車載端控制器將執(zhí)行導(dǎo)軌切換檢測(cè)信號(hào)的發(fā)

射，車載能量拾取裝置可以驅(qū)動(dòng)車輛行駛，系統(tǒng)正式進(jìn)入導(dǎo)軌切換狀態(tài)（見圖3）。

能量接受線圈&

檢測(cè)發(fā)射線圈

供電總線……

1號(hào)導(dǎo)軌2號(hào)導(dǎo)軌

號(hào)接受檢測(cè)線圈號(hào)接受檢測(cè)線圈

1切換域2

圖3導(dǎo)軌切換示意圖

6

T/CPSS1010—2020

11位置檢測(cè)

電動(dòng)汽車運(yùn)行過程無線充電應(yīng)具備車輛位置檢測(cè)功能，能夠在能量磁場(chǎng)中精確提取出用于檢測(cè)電

動(dòng)汽車位置的電磁信號(hào)（見圖4）。

定位磁場(chǎng)

發(fā)射線圈

車載能量

拾取線圈

位置檢

導(dǎo)軌1測(cè)線圈導(dǎo)軌2

圖4雙線圈式位置檢測(cè)方法

當(dāng)移動(dòng)設(shè)備在分段導(dǎo)軌供電區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有設(shè)備正下方的導(dǎo)軌線圈處于供電狀態(tài)，設(shè)備離開當(dāng)

前供電導(dǎo)軌進(jìn)入下一導(dǎo)軌時(shí)，需要關(guān)閉當(dāng)前工作的能量發(fā)射裝置，打開下一能量發(fā)射裝置保證繼續(xù)供電。

當(dāng)前專門用于檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備位置的技術(shù)路線如下：

a)外部傳感器采用紅外線、激光、超聲波等，通過安裝在設(shè)備上的信號(hào)發(fā)射裝置向各分段導(dǎo)軌上

安裝的信號(hào)接收裝置發(fā)送信號(hào)來檢測(cè)目標(biāo)位置。

b)能量發(fā)射電路參數(shù)特征檢測(cè)：通過檢測(cè)這些參數(shù)的變化可以完成設(shè)備位置檢測(cè)。

為了避免能量信號(hào)的相互干擾，位置檢測(cè)裝置和能量傳輸裝置的工作頻率應(yīng)該選定與無線充電工

作頻率差異大的頻率范圍，宜采用工作頻率為500Hz到5MHz。檢測(cè)裝置原理圖見圖5。

信

CtCr

電DC/逆變號(hào)

LRr

池DC器tLr處

理

拾取端信號(hào)發(fā)射能量發(fā)射端信號(hào)接收