電動汽車(EV)以其清潔節能、低噪聲、起步平穩等特點受到了廣泛關注,而無線充電技術具有安全、便捷等優點,是電動汽車供電技術未來發展的趨勢之一。標準的制定對于電動汽車無線充電技術的實際應用和商業化具有至關重要的作用。
電動汽車無線充電標準的制定應結合無線充電技術的成熟度和市場需求來開展,目前國內外已基本完成了電動汽車無線充電基礎標準的制定,為產業發展提供了基本保障,下一步應加快互操作性標準的制定,統一標準,提高標準之間的兼容性,為產業發展提供應用條件,另外可試點制定相關電動汽車無線充電產品標準,進一步為產業發展提供推廣基礎,最后再制定無線充電系統的運維標準,規范產業的服務準則。
目前國外主要有三個組織在制定電動汽車無線充電標準,分別為美國汽車工程師協會(SAE)、國際電工委員會(IEC)、國際標準化組織(ISO)。ISO和IEC的編制成員基本相同,包括中國、美國、德國、日本、英國、法國等幾十個國家,SAE為美洲地區標準,單獨制定規范,但與IEC、ISO趨同。
美國汽車工程師協會目前已經制定了多部電動汽車無線充電相關的標準,涵蓋了電動汽車無線充電系統的最低性能指標要求、通信協議和信號傳遞方式等方面的內容。
其中,SAE發布的關于純電動汽車和混合動力汽車(Plug-in Hybrid Electric Vehicles, PHEV)無線充電的標準SAE TIR J2954,是被廣泛參照的電動汽車無線充電標準之一,該標準在2015年5月31日發布,并于2019年4月23日進行了二次修訂。
SAE J2954無線充電標準規格見表1,SAE J2954對輕型(3.7~22kW)無線充電系統的功率等級劃分、額定效率、偏移效率、傳輸距離、偏移容忍度、電網側功率因數、諧波含量和工作頻率等各項指標做出了詳細規定。另外在J2954中對異物檢測、活物檢測、電磁兼容、測試等方面也做了相應的規定。而針對功率在22~200kW等級的重型無線充電系統的標準,SAE將在J2954/2中進行單獨制定。
表1 SAE J2954無線充電標準規格
國際電工委員會制定的無線充電標準IEC 61980是電動汽車無線充電行業中另一重要的標準,該標準包括電動汽車無線系統的通用要求、通訊協議和特殊要求三個部分。其中,通用要求標準IEC 61980-1在2015年7月發布,之后在2017年1月進行了修訂,第二版預計于2020年7月頒布,該部分對性能要求、技術分類、測試、電擊防護、安全要求、電磁兼容、結構要求、材料強度、服務條款等內容進行了規定,通信協議和特殊要求這兩部分的規定預計于2019年頒布。
另外,國際標準化組織分別在2013~2015年間發布了ISO 15118-1/2/3,對電動汽車充電的通信協議做出了相關規定,并在2017年1月發布ISO 19363,提出了電動汽車無線充電的安全及互操作性要]。
表2詳細列出了國際上主要的電動汽車無線充電標準,總體而言,國際上對于電動汽車無線充電基礎標準的制定已較為完整,基本滿足行業發展需求,但由于對電動汽車無線充電技術的研究側重點不同,不同標準之間的兼容性較差。
表2 國外電動汽車無線充電標準
國內的電動汽車無線充電國家標準主要是由中國電力企業聯合會、全國汽車標準化技術委員會以及工業和信息化部門等制定發布。目前,國內共立9項關于電動汽車無線充電的國家標準,其中通用要求已經獲批,其余仍處在起草階段,不過在廣州、上海等地電動汽車無線充電的地方標準已頒布并實施。
表3對國內主要的電動汽車無線充電標準進行了匯總,可以看到已立項的標準對電動汽車無線充電系統的技術要求、通信、互操作性、安全性測試等內容作出了規定,基本上也已完成了對電動汽車無線充電基礎標準的制定,但國內標準的制定相對滯后,應加快出臺相關標準,為產業發展提供保障。
表3 國內電動汽車無線充電標準
本文編自《電工技術學報》,原文標題為“電動汽車靜態無線充電技術研究綜述”,作者為吳理豪、張波。