电动汽车无线充电系统第1部分.docx
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电动汽车无线充电系统第1部分
ICS43.040.10
T47
DB510100
四川省(区域性)地方标准
DB510100/T205.1—2016
成都市电动汽车无线充电系统
第1部分:
技术要求
2016–06–25发布
2016–07–01实施
成都市质量技术监督局发布
目 次
前 言
DB510100/T205—2016《成都市电动汽车无线充电系统》分为两个部分:
——第1部分:
技术要求;
——第2部分:
设备要求。
本部分为DB510100/T205—2016的第1部分。
本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。
本部分由成都市经济和信息化委员会提出。
本部分由成都市经济和信息化委员会归口。
本部分主要起草单位:
成都兴新新能源汽车有限公司、中兴新能源汽车有限责任公司、中兴通讯股份有限公司、国网成都供电公司、四川省川电新能源电动汽车服务有限公司、成都客车股份有限公司、成都市公交集团有限公司、四川南光新能源有限公司、成都特来电新能源有限公司、成都产品质量检验研究院有限责任公司、成都市安全生产科学技术服务中心。
本部分主要起草人:
陈孜、黄梓、游世林、刘俊强、沈伟明、余庆元、杜文正、李娅、刘秋冬、茹永刚、赖梦勤、冯云。
成都市电动汽车无线充电系统
第1部分:
技术要求
1范围
本标准规定了电动汽车无线充电系统总体要求、电能传输要求、通信协议要求、接口要求、安全要求和管理系统要求。
本标准适用于成都市行政区域内使用的电动汽车无线充电系统。
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,仅所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/T156-2007标准电压
GB/T2423.1-2008电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验A:
低温
GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验B:
高温
GB/T2423.3-2006电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Cab:
恒定湿热试验
GB/T2423.4-2008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/T2423.17-2008电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验Ka:
盐雾
GB/T2423.24-2013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/T4207-2012固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)
GB4824-2013工业科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限值和测量方法
GB4943.1-2011信息技术设备安全第1部分:
通用要求
GB/T5169.21-2006电工电子产品着火危险试验第21部分:
非正常热球压试验
GB7251.1-2013低压成套开关设备和控制设备第1部分:
总则
GB/T7251.5-2008低压成套开关设备和控制设备-第5部分:
公用电网动力配电成套设备
GB/T7251.7-2015低压成套开关设备和控制设备-第7部分:
特定应用的成套设备,如码头、露营地、市集广场、电动车辆充电站
GB8702-2014电磁环境控制限值
GB10963.1-2005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/T11021-2007电气绝缘耐热性和表示方法
GB/T12113-2003接触电流和保护导体电流的测量方法
GB14048.3-2008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
GB14048.4-2010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)
GB16895.2-2005建筑物电气装置第4-42部分:
安全防护-热效应保护
GB16895.3-2004建筑物电气装置第5-54部分:
电气设备的选择和安装接地配置、保护导体和保护联结导体
GB16895.5-2012低压电气装置第4-43部分:
安全防护过电流保护
GB/T16895.10-2010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
GB16895.21-2012低压电气装置第4-41部分:
安全防护电击防护
GB16916.1-2014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
GB16917.1-2014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/T16935.1-2008低压系统内设备的绝缘配合第1部分:
原理、要求和试验
GB17625.1-2012电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)
GB/Z17625.6-2003电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制
GB/T17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3-2006电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.4-2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T17626.6-2008电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度
GB/T17626.8-2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验
GB/T17626.11-2008电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
GB/T17627.1-1998低压电气设备的高电压试验技术第1部分:
定义和试验要求
GB/T18487.2-2001电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求
GB/T20138-2006电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级(IK代码)
GB22794-2008家用和类似用途的不带和带过电流保护的B型剩余电流动作断路器(B型RCCB和B型RCBO)
GB/T27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议
GB/T30038-2013道路车辆电气电子设备防护等级(IP代码)
GB/T30789.3-2014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
GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1.1
原边设备primarydevice
能量的发射端,产生交变磁场与副边设备耦合的设备,包括封装和保护材料。
3.1.2
副边设备secondarydevice
能量的接收端,安装在电动汽车上与原边设备发生耦合的设备,包括封装和保护材料。
3.1.3
无线电能传输WirelessPowerTransfer,WPT
调整具有标准电压和频率的交流电源的电流,将电能以交变磁场的方式从原边设备传输至副边设备。
3.1.4
电动汽车无线充电ElectricVehicleWirelessPowerTransfer,WPT
将交流或直流电网(电源)通过无线电能传输技术,调整为校准的电压/电流,为电动汽车动力电池提供电能,也额外的为车载设备供电。
3.1.5
非车载功率器件off-boardpowercomponents
非车载功率器件包括将所需高频电流加载至原边设备两端的高频功率变换单元,包括封装和保护材料。
3.1.6
车载功率器件on-boardpowercomponents
将副边设备接收的电能通过功率变换器转变为直流电,供给可存储电能系统或车载动力电池,包括封装和保护材料。
3.1.7
地面设备off-boardsupplyequipment
电动汽车无线充电系统的地面侧设备的统称,包括原边设备及非车载功率器件。
3.1.8
车载设备on-boardsupplycircuit
电动汽车无线充电系统的车载侧设备的统称,包括副边设备及车载功率器件。
3.1.9
无线充电位wirelesschargingspot
为一辆电动汽车提供无线充电服务的地面设施统称,包括停车位、地面设备和其它辅助设施(如容纳原边设备的设备井,地面限位装置,定位辅助设备等)。
3.1.10
充电站chargingstation
专为电动汽车充电服务而建设的、能够同时为三台以上电动汽车提供充电服务并监控充电过程的建构筑物。
3.1.11
功率传输控制器PowerTransferController,PTC
无线充电系统地面侧功率控制单元,实现直流到高频交流的逆变,输出满足无线充电系统工作频率的交流电驱动原边设备工作,并根据CSU的控制指令,完成无线充电过程的控制。
3.1.12
功率接收控制器PowerPick-upController,PPC
无线充电系统车辆侧功率控制单元,对副边输出的高频交流进行整流,输出满足电动汽车车载电池要求的直流电,并根据BMS的控制指令,完成无线充电过程的控制。
3.1.13
地面通信控制单元CommunicationServiceUnit,CSU
无线充电系统地面侧通信控制器,与IVU通信,协助完成充电过程的控制。
并与WCCMS通信,完成无线充电系统地面设备的控制管理功能。
3.1.14
车载通信控制单元In-VehicleUnit,IVU
无线充电系统车辆侧通信控制器,与CSU通信,协助完成充电过程的控制。
并与WCCMS通信,完成无线充电系统车载设备的控制管理功能。
3.1.15
无线充电控制管理系统WirelessChargingControlandManagementSystem,WCCMS
负责无线充电系统的充电控制、运维监控管理、业务运营管理和系统管理等功能。
3.1.16
充电柜chargingcabinet
无线充电系统地面设施的物理实体,包含PFC、PTC、CSU等功能模块。
3.1.17
冷源柜coolingcabinet
大功率无线充电系统地面设施的物理实体,用于充电过程中对原边设备进行液体循环冷却。
3.1.18
机械气隙mechanicalairgap
原边设备表面与副边设备表面最短的间距。
3.1.19
工作气隙operationalairgap
在双面磁场系统中,原边设备磁场表面与副边磁场表面之间的最短间距。
3.1.20
最优工作位置optimumoperatingposition
当系统效率最优时的原副边设备的相对位置。
3.1.21
待机状态standbymode
电动汽车无线充电系统准备进行电能传输的状态。
3.1.22
激活状态activemode
电动汽车无线充电系统在给电动汽车充电的状态。
3.1.23
参考点referencepoint
为描述原边设备和副边设备的位置而引入三维坐标系,该坐标系的原点为参考点,参考图5和图6。
3.1.24
零点zeropoint
安装原边设备的基准点,参考图6。
3.1.25
异物foreignobjects
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,也不是无线充电系统的一部分。
3.1.26
臂展范围arm'sreach
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一,参考图11。
3.2缩略语
下列缩略语适用于本标准。
CSU:
地面通信控制单元(CommunicationServiceUnit)
EV:
电动汽车(ElectricVehicle)
IVU:
车载通信控制单元(In-VehicleUnit)
PFC:
功率因数校正(PowerFactorCorrection)
PPC:
功率接收控制器(PowerPick-upController)
PTC:
功率传输控制器(PowerTransferController)
RCBO:
带过流保护的剩余电流动作保护器(ResidualcurrentCircuitBreakerwithOvercurrentprotection)
RCD:
剩余电流动作保护器(ResidualCurrentDevice)
VIN:
车辆识别码(VehicleIdentificationNumber)
WCCMS:
无线充电控制管理系统(WirelessChargingControlandManagementSystem)
WPT:
无线电能传输(WirelessPowerTransfer)
4总体要求
4.1非车载供电设备的电压等级应符合GB/T156-2007规定的标准标称电压。
其中,交流电频率50Hz,对于特殊用途的交流电可以使用其他频率。
4.2车载设备需要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。
这项基本原则的实现依赖于满足该标准中的相关要求并通过相关测试进行验证。
4.3电动汽车无线充电系统的地面设备,其设计和结构需要保证在正常使用时性能稳定,并能最大程度的减小对电动汽车无线充电系统使用者以及周边环境带来的危害。
4.4产品的合规检查,需要通过检验是否满足本标准的各项要求和GB/T18487.2-2001的相关要求,以及是否通过了相关测试。
4.5除非另外指明,否则本标准提及的测试都是型式测试。
4.6除非另外声明,否则测试可以在不同的样品上进行,由制造商自行决定。
4.7电动汽车无线充电车载设备生产商需要按照GB7251.1-2013规定的接口特性进行说明。
5电能传输要求
5.1分类
5.1.1磁极结构
MF-WPT系统根据磁极结构分为如图1所示的类型。
一对一
多对多
多对一
副边线圈
气隙
原边线圈
图1磁极结构
5.1.2谐振电路拓扑
MF-WPT谐振电路图例如图2所示,原边、副边均可采用这些谐振拓扑。
谐振拓扑
串联
并联
并联
串联
串并联
串并联
副边绕组
气隙
原边绕组
串联
并联
串联
并联
串并联
并联
图2谐振电路拓扑结构
5.1.3功率等级
根据MF-WPT系统的输入功率等级,MF-WPT系统按如表1进行分类。
电网输入的功率不应该超过对应功率等级的功率限制。
表1MF-WPT输入功率等级
等级
MF-WPT1
MF-WPT2
MF-WPT3
MF-WPT4
MF-WPT5
MF-WPT6
功率/kW
P≤3.7
3.7
7.7
22
30
P>60
MF-WPT输入功率等级细分如下:
a)MF-WPT1:
系统的最大额定功率小于3.7kW;
b)MF-WPT2:
系统的最大额定功率介于3.7kW至7.7kW之间;
c)MF-WPT3:
系统的最大额定功率介于7.7kW至22kW之间;
d)MF-WPT4:
系统的最大额定功率介于22kW至30kW之间;
e)MF-WPT5:
系统的最大额定功率介于30kW至60kW之间;
f)MF-WPT6:
系统的最大额定功率大于60kW。
5.1.4环境状况
感应式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。
5.2互操作性
5.2.1基本要求
互操作性描述了地面设施和电动汽车之间,应通过磁场进行安全且高效的无线电能传输。
仅当地面设备与电动汽车之间建立了正常的互操作性时,无线充电系统地面设备才能向电动汽车进行无线电能传输。
地面设备和电动汽车满足以下条件时,为可互操作的:
a)功率等级符合表2的要求;
b)相同的工作频率;
c)磁耦合方式相匹配;
d)电路拓扑结构相兼容;
e)调谐;
f)合理的系统效率;
g)并且符合:
1)EMC要求;
2)地方法规和标准;
3)防护要求;
4)输电过程使用兼容的通信方式。
5.2.2功率等级
相同功率等级和不同功率等级之间的互操作性要求,如表2所示。
表2功率等级的互操作性
原边设备
副边设备
MF-WPT
1
2
3
4
5
6
1
支持
宜支持
-
-
-
-
2
宜支持
支持
-
-
-
-
3
-
-
支持
-
-
-
4
-
-
-
支持
-
-
5
-
-
-
-
支持
-
6
-
-
-
-
-
支持
5.2.3标称频率
可互操作的地面设备和电动汽车应使用相同的标称频率。
5.2.4磁耦合
根据不同的磁通形状,对MF-WPT系统可选用以下如图3所示两种线圈。
图3磁通形状示例
一种线圈有可能产生多种不同磁通形状。
要实现互操作工作,原边设备和副边设备在磁场特性上应匹配。
5.2.5谐振电路
原边设备的谐振电路拓扑应与副边设备相匹配。
5.2.6调谐(可选)
若有必要,工作频率应调谐。
原副边错位,气隙波动以及元件特性的散射可通过频率调整进行校正。
5.2.7系统效率
互操作性需要系统效率满足:
在标称工作点上,系统效率应不低于88%。
在垂直方向和水平方向所有允许偏移条件下,系统效率应不低于85%。
5.3系统总体要求
5.3.1系统结构
图4给出了无线电能传输系统的系统结构图。
图4电动汽车无线充电系统(固定安装设备和便携式设备)
5.3.2系统效率
系统效率是指电能传输从交流电源输入到电动汽车电池的效率。
5.3.3测量技术要求
5.3.3.1坐标系
描述原副边设备的三维坐标系如图5所示,X轴为车头方向,Y轴向左,Z轴向上。
图5坐标系方向定义
5.3.3.2停车方位
定义标称位置是统一测量方法、测量结果可对比以及兼容性测试。
测量时考虑停车空间和车行方向。
原边设备安装位置如图6所示。
图6原边设备位置
电动汽车可能停放位置的例子如下:
a)停车位平行于行车方向;
b)前向停车,垂直于行驶方向;
c)后向停车,垂直于行驶方向;
d)与行驶方向构成对角。
5.3.3.3偏移量
X、Y方向上的偏移量是指副边中心点与零点之间的偏差,如图7所示。
图7X方向和Y方向的最大偏移
5.3.3.4原边设备尺寸测量
原边设备的尺寸测量定义如表3。
表3原边设备
方向
mm
坐标轴
在行驶方向
xxx
X
在行驶方向的横向
yyy
Y
高度方向
zzz
Z
5.3.3.5原副边设备间距(机械气隙)
对于电动汽车无线充电系统的设计和电气测量,原、副边设备间距十分重要,如表4。
表4机械气隙
方向
mm
坐标轴
高度方向
zzz
Z
5.3.4原边设备的安装
5.3.4.1安装方式
原边设备的安装方式有:
a)地埋安装;
b)地上安装。
5.3.4.2地埋安装
地埋安装如图8所示,原边设备完全埋藏于地下与地表同高,原边设备的表面存在于Z轴零坐标处。
图8地埋安装
5.3.4.3地上安装
地上安装如图9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相应的供应商的安装指南给定。
其最大安装高度也应符合国家规范,如道路建设条例。
图9地上安装
5.3.5磁场无线充电系统的功能
5.3.5.1磁场无线充电系统功能
MF-WPT系统应具有下述功能,具体参见第6章:
a)待机和唤醒功能;
b)兼容性检查功能;
c)初始对齐检查;
d)启动功率传输;
e)定时功率传输;
f)执行功率传输;
g)终止功率传输;
h)用户发起终止功率传输;
i)安全监测与诊断,包括:
1)功率传输情况的连续监测;
2)指令以及控制通讯的连续监测;
3)安全情况的连续监测。
5.3.5.2功能要求
待机和唤醒功能
车载设备发信号唤醒地面设备。
兼容性检查功能
根据初始化阶段交互的信息,检查原边设备和副边设备之间的兼容性。
包括:
a)表2中列出的功率等级;
b)工作频率;
c)磁耦合;
d)电路拓扑;
e)调谐。
初始对齐检查
MF-WPT系统应确定原边设备和副边设备之间是否对齐。
启动功率传输
MF-WPT系统应能够根据电动汽车的请求进行从原边设备到副边设备的功率传输。
MF-WPT系统应在指令和控制通讯正确建立并且原边设备和副边设备对齐之后,才进行功率传输。
执行功率传输
MF-WPT系统应根据电动汽车的功率要求进行从原边设备至副边设备的功率传输。
MF-WPT系统地面设备的传输功率不能超过最大传输功率限值。
电动汽车可以改变请求的传输功率。
终止功率传输
MF-WPT系统应能够根据电动汽车的要求,停止从原边设备向副边设备的功率传输。
电动汽车能够要求停止功率传输。
用户发起的终止功率传输
MF-WPT系统可以提供途径允许用户终止功率传输,比如通过按停止按钮。
安全监测与诊断
基本要求
MF-WPT系统应具有安全监测与诊断功能,可使用但不限于以下安全措施:
a)功率传输监测;
b)热监测;
c)活体保护;
d)故障检测。
热监测
WPT系统应符合第5.10.3条的规定;否则,应配备金属物体检测装置,一旦检测出金属物体,应停止功率传输。
活体保护
WPT系统可以设计提供活体保护方案。
也可以提供活体检测措施,一旦检测出活体,可以停止功率传输。
故障检测
当地面设备发生以下情况,地面设备应停止功率传输:
a)短路;
b)接地漏电;
c)过温;
d)绝缘失效;
e)过流;
f)超载。
当电动汽车发生以下情况,电动汽车应停止功率传输:
a)短路;
b)接地漏电;
c)过温;
d)绝缘失效;
e)过流;
f)超载。
功率传输监测
地面设备应提供方法以监测实际输出功率与预期输出功率的差异在一定范围内。
如果超出了上述范围,应停止功率传输。
电动汽车应提供方法以监测实际输入功率与预期输入功率的差异在一定范围内。
如果超出了上述范围,应停止功率传输。
区域通风要求的确定
若在功率传输过程中需要额外的通风装置,功率传输时应自动打开通风装置,否则不应进行功率传输。
5.3.5.3功率传输状态
MF-WPT系统地面设备和车载设备可通过指令和控制通讯交换各自的控制流程状态。
5.4通讯
5.4.1
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
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