GB/T 38775.1-2020 英文版

GB/T 38775.1-2020 英文版

电动汽车无线充电系统 第1部分：通用要求

(资料图片仅供参考)

Electric vehicle wireless power transfer -- Part 1: General requirements

1 范围

GB/T 38775的本部分规定了电动汽车无线充电系统的总体要求、分类、互操作性要求、通信要求、环境测试、安全要求、结构要求、材料和部件强度要求、标识和说明要求等。

本部分适用于电动汽车静态磁耦合无线充电系统,其供电电源额定电压最大值为1000V(AC)或

1500V(DC),额定输出电压最大值为1000V(AC)或1500V(DC)。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 156 标准电压

GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温

GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温

GB/T 2423.3 环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验

GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Db 交变湿热(12h+12h循

环)

GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ka:盐雾

GB/T 2423.24 环境试验 第2部分:试验方法 试验Sa:模拟地面上的太阳辐射及其试验导则

GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)

GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分:通用要求

GB/T 7251.1-2013 低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则

GB/T 10963.1-2005 电气附件 家用及类似场所用过电流保护断路器 第1部分:用于交流的

断路器

GB/T 11021-2014 电气绝缘 耐热性和表示方法

GB/T 11026.1-2016 电气绝缘材料 耐热性 第1部分:老化程序和试验结果的评定

GB/T 12113-2003 接触电流和保护导体电流的测量方法

GB/T 14048.2-2008 低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器

GB/T 14048.3-2017 低压开关设备和控制设备 第3部分:开关、隔离器、隔离开关以及熔断器

组合电器

GB/T 14048.4-2010 低压开关设备和控制设备 第4-1部分:接触器和电动机起动器 机电式

接触器和电动机起动器(含电动机保护器)

GB/T 16895.2 低压电气装置 第4-42部分:安全防护 热效应保护

GB/T 16895.3 低压电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体

GB/T 16895.5-2012 低压电气装置 第4-43部分:安全防护 过电流保护

GB/T 16895.10-2010 低压电气装置 第4-44部分:安全防护 电压骚扰和电磁骚扰防护

GB/T 16895.21-2011 低压电气装置 第4-41部分:安全防护 电击防护

GB/T 16916.1-2014 家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB) 第1

部分:一般规则

GB/T 16917.1-2014 家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO) 第1部

分:一般规则

GB/T 17627.1-1998 低压电气设备的高电压试验技术 第一部分:定义和试验要求

GB/T 19596 电动汽车术语

GB/T 22794-2017 家用和类似用途的不带和带过电流保护的F型和B型剩余电流动作断路器

GB/T 30789.2 色漆和清漆 涂层老化的评价 缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标

识 第2部分:起泡等级的评定

GB/T 30789.3 色漆和清漆 涂层老化的评价 缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标

识 第3部分:生锈等级的评定

GB/T 30789.4 色漆和清漆 涂层老化的评价 缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标

识 第4部分:开裂等级的评定

GB/T 30789.5 色漆和清漆 涂层老化的评价 缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标

识 第5部分:剥落等级的评定

GB/T 33594-2017 电动汽车充电用电缆

QC/T 413-2002 汽车电气设备基本技术条件

IEC 60364-7-722-2015 低压电器设备 第7-722部分:电动汽车特殊设备或地点要求

3 术语和定义

GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

原边设备

能量的发射端,与副边设备耦合,将电能转化成交变电磁场并定向发射的装置。

3.2

副边设备

能量的接收端,与原边设备耦合,接收交变电磁场并转化成电能的装置。

3.3

无线电能传输

一种借助于空间无形软介质(如电场、磁场、微波等)实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供

电模式。

注:无线电能传输技术也可称为非接触电能传输技术。

3.4

电动汽车无线充电

将交流或直流电网(电源)通过无线电能传输技术,为电动汽车动力电池提供电能,也可以为车载设

备供电。

3.5

非车载功率组件

将电网的电能转换成原边设备所需电能的功率变换单元。

3.6

车载功率组件

安装在车辆上,将副边设备接收的电能通过功率变换器转变为直流电,供给电动汽车。

3.7

地面设备

电动汽车无线充电系统的地面侧设备的统称。

注:地面设备包括原边设备、非车载功率组件及通信单元等。

3.8

车载设备

电动汽车无线充电系统的车载侧设备的统称。

注:车载设备包括副边设备、车载功率组件及通信单元等。

3.9

无线充电位

为一辆电动汽车提供无线充电服务的地面设施统称。

注:无线充电位包括停车位、地面设备和其他辅助设施(如容纳原边设备的设备井,地面限位装置,定位辅助设备等)。

3.10

机械气隙

原边设备上表面与副边设备下表面最短的间距。

3.11

工作气隙

原边设备磁场发射线圈上表面与副边设备磁场接收线圈下表面之间的距离。

3.12

异物

位于原边设备和副边设备之间的任何物体。其既不是电动汽车的一部分,也不是电动汽车无线充

电位的一部分。

3.13

臂展范围

从地面到人指尖的垂直距离,或是任意方向下此距离的三分之一。

3.14

系统效率

电能传输从交流(或直流)电源输入到电动汽车电池/车载设备的效率。

3.15

保护区域

电动汽车内及周围具有同种类保护需求的区域。

4 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

CSU:地面通信控制单元

CB:断路器

EMC:电磁兼容性

EMF:电磁辐射

IVU:车载通信控制单元

MF-WPT:以磁场为介质的无线电能传输

RCBO:带过流保护的剩余电流动作保护器

RCD:剩余电流动作保护器

5 充电系统总体要求

5.1 一般要求

充电系统的一般要求包括:

a) 非车载供电设备的电压等级应符合GB/T 156规定的标准标称电压。其中,交流电频率50Hz

±1Hz,对于特殊用途的交流电可以使用其他频率。

b) 车载设备应与地面设备具有良好的耦合性,从而确保电动汽车无线充电系统的安全运行。

c) 电动汽车无线充电系统的地面设备,应保证在正常使用时性能稳定,并能最大程度的保证对电

动汽车无线充电系统使用者以及周边环境安全。

5.2 原理图

图2给出了一种交流输入电动汽车无线充电系统的原理示意图,电动汽车无线充电系统的系统框

图参见附录A,一种磁耦合的示例参见附录B。

5.3 测量原则

5.3.1 坐标系

描述原副边设备的三维坐标系如图3所示,X 轴为车辆行驶方向,+X 表示车尾方向,Y 轴为垂直

于行驶方向,Z 轴为高度,该坐标系的原点为参考点。

5.3.2 停车方位

原边设备安装位置如图4所示,参数说明见表2。

5.3.4 原边设备尺寸测量

原边设备的尺寸测量定义如表4。

5.3.5 机械气隙测量

机械气隙测量如表5。

5.4 原边设备的安装

5.4.1 安装方式

原边设备的安装方式有:

a) 地埋安装;

b) 地上安装;

c) 其他安装方式(如汽车顶部上方安装、墙面安装、原边设备升降式安装等)。

5.4.2 地埋安装

地埋安装如图6所示,原边设备完全埋藏于地下,原边设备的表面存在于Z 轴零坐标处。

注:原边设备和副边设备之间的距离大于或等于副边设备到地面的间隙。

5.4.3 地上安装

地上安装如图7所示,原边设备以突出地面一定高度的方式安装。在路面之上的安装高度由制造

商的安装指南给定。

6 分类

6.1 分类依据

本部分的磁耦合电动汽车无线充电系统分类依据如下两个因素:

a) 功率等级;

b) 环境状况。

6.2 功率等级

磁耦合电动汽车无线充电系统的输入功率等级分类见表8。

6.3 环境状况

磁耦合电动汽车无线充电系统的地面设备,根据用途和环境状况可分为:

a) 室内使用;

b) 室外使用。

7 互操作性要求

7.1 一般要求

地面设备和车载设备满足以下条件时,为可互操作的,地面设备才能向电动汽车进行无线电能

传输。

a) 功率等级符合表8的要求;

b) 工作气隙相匹配;

c) 相同的标称工作频率;

d) 电路拓扑结构相兼容;

e) 调谐(可选);

f) 合理的系统效率及功率因数;

g) 并且符合:

1) EMC及EMF要求;

2) 防护要求;

3) 输电过程使用兼容的通信方式。

7.2 功率等级

相同功率等级和不同功率等级的地面设备和车载设备之间的互操作性要求如表9所示。

注1:A表示待定,待后续版本修订或在其他标准中制定。

注2:B表示建议设备商支持。

7.3 额定工作频率

可互操作的地面设备和车载设备应使用相同的额定工作频率。

7.4 谐振电路

原边设备的谐振电路拓扑应与副边设备谐振电路拓扑相匹配。

7.5 调谐(可选)

电动汽车无线充电系统工作频率宜调谐。

注:调谐的目的为防止系统出现超调,当原、副边设备出现错位、气隙波动等情况,可通过频率调谐进行校正。

7.6 系统效率

互操作性需要系统效率在额定工作点上及偏移条件下应不小于制造商标定的最低限值。

电动汽车无线充电系统的额定工作点应满足以下条件:

a) 系统以额定功率输出;

b) 原副边设备应处于对齐状态;

c) 工作气隙为厂商设定或说明的唯一的值。

8 通信要求

电动汽车无线充电系统的地面设备和车载设备之间应具备无线通信能力,通过信令实现无线电能

传输过程的控制以及相关必要信息的交互,确保电动汽车无线充电系统的安全、可靠运行。

9 环境测试

9.1 一般要求

在本章要求的测试中,无线充电设备应运行在标称电压、最大输出功率和电流情况下,且安全特性

不降低。无线充电系统的环境测试和相关设计应满足:

a) 电动汽车无线充电系统的供电设备设计为满足无线充电系统正常工作条件下的使用。

b) 无线充电设备的测试在86kPa到106kPa之间的大气压下进行。

c) 无线充电设备的测试在2000m以下海拔进行。对于超过2000m海拔使用的设备,应考虑

介电强度的下降、设备的开关能力、空气的冷却作用以及设备的降额运行。

d) 用于室外和室内安装的封闭的设备和组件,若在高湿度和温度变化范围大的环境下使用,应采

取措施防止设备内产生有害的冷凝现象。可使用如通风和/或内部加热、排水孔等措施,但是

应同时保证10.2.5.3和10.2.5.4中要求的防护等级。

e) 如果组件(例如继电器、电子设备)不适用于本章规定的工作条件,则采取适当的手段来确保其

可正常工作。

注:特殊安装环境下的测试需要对性能进行确认。

9.2 工作环境温度要求

无线充电设备应在规定的环境温度、最高温、最低温条件下测试。设备应通过高低温条件下的功能测试,包括符合GB/T 2423.1要求的最低温测试(试验Ab)和符合GB/T 2423.2 GB-GBT.cn 要求的最高温测试(试验Bb)。在不同的安装环境下设备对环境温度要求的应满足:

a) 室内安装的环境温度要求:

1) 环境温度上限50℃,且24h平均温度不超过35℃。

2) 环境温度下限是-5℃。

b) 室外安装的环境温度要求:

1) 环境温度上限50℃,且24h平均温度不超过35℃。

2) 环境温度下限是-20℃。

9.3 环境湿度测试

无线充电设备应设计运行在5%和95%之间的相对湿度。根据不同的安装环境,应选择如下两个

试验之一进行测试:

a) 室内安装的湿度测试

温度为50℃时空气相对湿度不超过50%。应通过下面的测试:

1) 6个周期为24h的湿热循环试验:符合 GB/T 2423.4,温度在(40±3)℃、相对湿度为

95%(试验Db);

2) 2个周期为24h的盐雾试验:符合GB/T 2423.17,温度为(35±2)℃(测试Ka:盐雾)。

b) 室外安装的湿度测试

温度为25℃时的最高相对湿度可为100%。

应通过下面的测试条件:

1) 5个周期为24h的湿热循环试验:符合GB/T 2423.4-2008,温度在(40±3)℃、相对湿度

为95%(试验Db);

2) 7个周期为24h的盐雾试验:符合GB/T 2423.17,温度为(35±2)℃(测试Ka:盐雾)。

9.4 干热测试

按GB/T 7251.1-2013中10.2.3.1要求进行干热试验。该试验应符合GB/T 2423.24中试验Sa,

过程B的要求。

注:干热试验可结合外壳的热稳定性试验。

9.5 低温测试

低温测试应遵循GB/T 2423.1中试验Ab:

a) 室外使用设备,-20℃±3℃运行16h;

b) 室内使用设备,-5℃±3℃运行16h。

当设备运行的环境比以上规定温度更低时,根据需要针对极端寒冷气候的低温试验按照

GB/T 2423.1进行(测试Ab)测试,以制造商定义的额定最低温运行16h。

10 安全要求

10.1 一般要求

在本章测试中,涉及电动汽车无线充电系统运行状态下试验,系统应运行在额定电压下,输出最大

功率和电流。如果设备设计成可在多个不同额定电压下运行,测试时应运行在所支持的最大额定电

压下。

10.2 电击防护要求

10.2.1 一般要求

电击防护的一般要求包括:

a) 危险带电部件应不可被接触。

b) 单一故障条件下应实现电击保护措施。

c) 对于固定安装的电动汽车地面设备,其要求详见IEC 60364-7-722-2015。

d) 对于可以同时使用的连接点,每个连接点应使用独立的保护手段(过流保护和故障电流保护)。

10.2.2 接触电流要求

本条款试验时,系统处于运行状态,且无线充电系统供电电压应为标称额定电压的1.1倍。

接触电流应在地面设备连接至交流电网的情况下,按照GB/T 12113-2003进行测试。

交流电极和可接触金属零件的接触电流应依照GB 4943.1-2011进行测试,接触电流值不应超过

表10给出的数值。

接触电流试验是在完成湿热交变测试 Db后的1h之内进行测试,其中湿热交变测试应按

GB/T 2423.4要求进行;或者是在完成湿热稳态测试Ca后的1h之内进行测试,其中湿热稳态测试应

在40℃±2℃、93%的相对湿度环境下进行,测试时间为4d,应按GB/T 2423.3要求进行测试。

无线充电系统由隔离变压器供电,或以与地隔离的方式安装。通过固定电阻连接的电路,或者参考

接地的电路,在测试前应断开。

10.2.3 绝缘电阻要求

用开路电压为表11中规定电压等级的测试仪器测量,电动汽车无线充电系统非电气连接的各带电

回路之间、各独立带电回路与地(金属外壳)之间绝缘电阻不应小于500Ω/V。

10.2.4 绝缘强度要求

10.2.4.1 绝缘耐压强度

电动汽车无线充电系统非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与地(金属外壳)之间,按其

工作电压应能承受表11所规定历时1min的工频耐压试验,试验过程中应无绝缘击穿和飞弧现象。

10.2.4.2 冲击耐压

电动汽车无线充电系统各带电回路之间、各带电回路与地(金属外壳)之间,按其工作电压应能承受

所规定标准雷击波的短时冲击电压试验,冲击耐压试验电压等级见表11。

在无线充电系统的控制柜非电气连接的各带电回路之间、各独立带电回路与地(金属外壳)之间按

表11规定施加3次正极性和3次负极性标准雷电波的短时冲击电压,每次间隙不小于5s,试验时其他

回路和外露的导电部分接地,试验过程中,试验部位不应出现击穿放电,允许出现不导致损坏绝缘的闪络。如果出现闪络,则应复查介电强度,介电强度试验电压为规定值的75%。

10.2.5.3 原边设备的IP等级

地埋安装和地面安装的原边设备IP等级应遵循:

a) 非公共路段安装的最小的IP等级应为:IP67;

b) 在公共路段安装的最小IP等级应为:IP69K、IP67。

10.2.5.4 车载设备的IP等级

车载设备IP等级应遵循,最小IP等级:IP67。

原边设备和非车载功率组件为一体化设计、副边设备和车载设备为一体化设计时,则只做1次IP

等级测试,且应遵循两者中较高的IP等级。

10.2.6 能量存储-电容放电

对于便携式无线充电系统,标准插头从标准插座断开后1s内,标准插头任何可触及的导电部分和

保护导体之间的电压应不大于60V(DC)或者等效存储电荷应小于或等于0.2J。

10.2.7 故障保护

故障保护模式应按GB/T 16895.21-2011进行。

10.2.8 保护接地导体

对于电动汽车无线充电系统非车载部分,应有保护导体在主供电的接地端子和外接的裸露可导电

部分之间建立等电位连接,该保护接地导体应满足GB/T 16895.3 GB-GBT.cn 的要求。

10.2.9 补充措施

10.2.9.1 附加保护

为避免在基本保护或故障保护失效或用户误操作的情况下引起触电,应附加保护。

除使用电隔离保护措施的电路,地面设备应采用A型或者B型剩余电流保护器(RCD),RCD应符

合GB/T 14048.2-2008、GB/T 16917.1-2014、GB/T 16916.1-2014和GB/T 22794-2017的相关

要求。

10.2.9.2 手动/自动复位要求

电路断路器,RCD和其他提供人身保护防止电击的设备不应自动复位。

10.2.10 远程通信网络要求

如果在电动汽车无线充电系统中存在任何远程通信网络或者电信端口,对其测试应符合

GB 4943.1-2011第6章的连接远程通信网络的要求。

10.3 过载保护和短路承受要求

10.3.1 一般要求

过载保护和短路承受要求包括:

a) 测试应按GB/T 17627.1-1998的要求进行。

b) 过流过压的保护措施应与GB/T 16895.5-2012、GB/T 16895.10-2010、IEC 60364-7-722-

2015的要求相符。

c) 短路保护和承受能力应与GB/T 7251.1-2013的要求一致。

d) 本条款试验时,系统应处于运行状态。

10.3.2 接地电阻和连续性测试

接地电阻和连续性测试应符合GB/T 7251.1-2013的要求。

10.3.3 接地路径测试

设备的接地路径(保护电路)应符合GB/T 7251.1-2013的要求。

10.3.4 短路耐受强度

短路耐受强度的要求应符合GB/T 7251.1-2013的要求。

10.4 温升和防止过热要求

10.4.1 概述

温升和防止过热的要求有以下原因:

a) 无线充电系统可接触部件超过一定温度,造成皮肤烧伤。具体见10.4.2。

b) 无线充电系统的部件、零件、绝缘材料和塑料材料超过一定温度,在设备预期使用年限的正常

使用中,可能降低无线充电系统的电气、机械或其他特性。具体见10.4.3。

c) 原边设备和副边设备之间的异物超过一定温度,成为具有接触危险的物体。具体见10.4.4。

10.4.2 可触及零部件的表面温度要求

在臂展范围内可触及的零部件不应达到可能导致人体烧伤的温度,其中臂展范围测量值见表12,

最高表面温度不应超过表13中规定的值。对于室内测试,测试结果应校正到环境温度为20℃至

25℃。对于室外安装设备或电动车载设备,测试结果应校正到环境温度为40℃±2℃。

对于可能被偶然接触的无线充电设备表面,若采用适当的警告标签进行清楚地标示且设备指导书

中有适当的警告,则设备表面最高温度可超过表13规定值。

10.4.3 材料的温度限值要求

温升应根据GB/T 7251.1-2013测得,温升为该零部件的温度与设备外的环境温度的温差,温升

不应对电流承载部件或相邻部件造成危害。

绝缘材料应满足绝缘温度指数(绝缘温度指数通过 GB/T 11026.1-2016的方法确定)或符合

GB/T 11021-2014的规定。

材料的温升试验应持续到热稳定。

注:达到热稳定是指,在时间间隔不少于10min的连续3次温度读数,温度变化不大于2K。

当设备在额定环境温度(35℃)运行时,测试中温度不应超过表14中显示的上限。

a 如果采用其他材料,则材料温升不应超过该材料的温升限制。

b 分类与GB/T 11021-2014和GB/T 11026.1-2016一致;因试验中温度是均值而不是瞬态值,所以表中数值已调整。

c 如果使用的绝缘材料不包含于GB/T 11021-2014和GB/T 11026.1-2016,应能通过10.2.6的测试。

d 如果组件是设备外表面的一部分,该组件的温度不应超过对该设备外表面所要求的温度。

e GB/T 33594-2017规范了充电线缆的绝缘等级。

10.4.4 异物发热防护要求

对于不同的无线电能传输技术,应定义一组日常生活中可能暴露在该能量下的测试对象。对于所

定义的测试对象,在可触及的情况下,其温度不应超过GB/T 16895.2所规定的最大温度上限,如下:

a) 金属部件的裸露表面:80℃;

b) 非金属部件表面:90℃。

具体的测试对象类型可能界定不同的温度上限,取决于特定的技术和测试对象(例:热容量小的物

体,如有金属箔涂层的纸)。

10.5 机械事故的防护要求

安装无线充电系统后,不应有任何锐利的边缘。

10.6 保护区域

定义如下四个保护区域,

a) 保护区域①:电动汽车无线充电操作运行区域,保证无线电能传输的正常工作,同时并不暴露

给使用者。保护区域①为原边设备和副边设备的外形轮廓所构成的空间;

b) 保护区域②:过渡区域。保护区域②为介于保护区域①和保护区域③之间的区域;

c) 保护区域③:电动汽车的周围区域,即汽车停靠位置的前后左右;

d) 保护区域④:电动汽车的内部(车舱)。

11 结构要求

11.1 一般要求

无线充电系统除原边设备之外的地面设备,如果不安装在同一箱体内,应符合GB/T 7251.1-2013

的相关要求。

11.2 开关设备的分断能力要求

11.2.1 开关和隔离开关

开关及隔离开关应符合GB/T 14048.3-2017的要求,开关及隔离开关的额定电流应不小于工作

电路额定电流的1.25倍,并且:

a) 在交流应用时,其使用类别应不低于AC-22A;

b) 在直流应用时,其使用类别应不低于DC-21A。

11.2.2 电流接触器

接触器应符合GB/T 14048.4-2010的要求,接触器的额定电流应不小于工作电路额定电流的

1.25倍,并且:

a) 在交流应用时,其使用类别应不低于AC-2;

b) 在直流应用时,其使用类别应不低于DC-3。

11.2.3 断路器、继电器

断路器和继电器应符合GB/T 10963.1-2005的要求。

11.3 车载设备结构要求

车载设备耐温度性能应满足QC/T 413-2002中3.10相关规定。

车载设备耐温度、湿度变化性能应满足QC/T 413-2002中3.11相关规定。

车载设备耐振动性能应满足QC/T 413-2002中3.11相关规定。

11.4 电力电缆组件要求

对于便携式电动汽车无线充电系统,除了电缆组件,不应使用电缆加长组件连接原边设备和供电

设备。

12 材料和部件的强度要求

12.1 防腐蚀保护

无线充电系统正常使用的情况下,应通过使用合适的材料或针对裸露表面的保护涂层以确保防腐

蚀保护。

实验样本应符合GB/T 7251.1-2013中10.2.2.1的测试程序所规定的清洁状态,且满足:

a) 室内设备的严格测试A,详见GB/T 7251.1-2013中10.2.2.2;

b) 室内设备的严格测试B,详见GB/T 7251.1-2013中10.2.2.3。

送检设备应满足GB/T 7251.1-2013中10.2.2.1,10.2.2.4试验,和10.2.2.2(室内)或10.2.2.3(室

外)试验。

12.2 外壳检验

外壳或样品应在自来水中冲洗5min,在蒸馏或去矿物质水中漂洗,然后甩干或风干。待测样品随

后在正常使用环境下存放2h。