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文档简介
一、任务来源及工作过程
本标准是根据《国家标准委关于下达2016年第一批国家标准制修订计划的
通知》(国标委综合[2016]39号)下达的推荐性国家标准项目计划GB/TXXXXX
—XXXX《电动汽车无线充电电磁暴露限值与测试方法》(计划编号:
20160493-T-524)制定的。本标准由中国电力企业联合会归口,由中国电力科学
研究院、国家电网公司、中国汽车技术研究中心、中兴通讯等单位共同起草。
本标准编制的工作过程如下:
(1)2016年8月24日,在深圳召开标准制定启动暨技术研讨会,来自电
动汽车无线充电系统生产企业、电动汽车整车厂商和科研院所、检测认证机构的
42家单位参加了会议。会议针对电动汽车无线充电产业化、无线电能传输技术
最新进展、国内外标准、部分企业WPT产品等方面开展了技术交流。中国电科
院介绍了标准编制大纲,会议确定了初步的标准编制大纲、技术要点及进度安排。
(2)2016年9-11月,组建标准制定工作组,收集电动汽车无线充电电磁环
境相关限值和测试相关资料,开展前期调研,编写形成标准工作组讨论稿初稿。
(3)2016年11月23日,工作组在武汉组织召开第1次工作组会议,来自
电动汽车无线充电系统生产企业、电动汽车整车厂商和科研院所、检测认证机构
的44名专家代表参加了会议。会议对标准工作组讨论稿中的技术内容进行了深
入讨论,形成了具体的修改意见,安排了下一步标准制定和测试计划。
(4)2016年12月6日,工作组根据上次会议提出的意见,修改并形成标
准工作组讨论稿第2版,发送工作组成员征求意见。
(5)2016年12月10日,组建测试组,编制测试方案。测试组主要包括中
国电科院、中汽研、中兴新能源、中惠创智等7家单位。测试组根据成员单位具
备的测试设备、场地、样品等条件,准备测试设备,选择测试地点进行测试。
(6)2016年12月12-13日,测试组在中惠创智无线供电技术有限公司(烟
台)开展第1次测试。中国电科院、中汽研、中惠创智参加了此次测试工作。测
试组讨论测试结果,对测试方案进行修改和完善。
(7)2016年12月27-28日,测试组在中兴新能源汽车有限责任公司(深圳)
开展第2次测试。中国电科院、中兴新能源、中惠创智参加了此次测试工作。
(8)2016年1月2日,工作组结合各成员提出的意见、两次测试结果和部
分企业提供的测试数据,修改并形成标准工作组讨论稿第3版,以及测试总结。
(9)2017年1月5-6日,工作组在杭州召开第2次工作组会议,来自电动
汽车无线充电系统生产企业、整车厂商和科研院所、检测认证机构的69名专家
参加了会议。万安集团介绍了在电动汽车无线充电方面的技术发展状况。中国电
科院介绍了标准制定计划和工作组讨论稿总体情况,以及12月测试数据分析结
果。会议结合征求意见反馈汇总情况,对标准进行深入讨论。会后将标准工作组
讨论稿第3版发送给各成员单位继续征求意见。
(10)2017年3月22日,工作组根据2017年1月杭州会议上提出的意见和
各成员单位返回的意见,修改并形成标准工作组讨论稿第4版。
(11)2017年3月24日,工作组在北京召开了第3次核心工作组会议。来
自中国电力企业联合会、中国电科院、中汽研、中兴通讯等单位的25名核心工
作组成员参加了会议。宝马(中国)、日产汽车、中惠创智、中兴新能源等单位
分别介绍了测试数据分享及标准修改建议。会议就标准工作组讨论稿第4版中的
测试场地要求等内容进行了讨论。
(12)2017年4月8日,工作组根据3月北京会议的意见和后续部分企业提
出的意见,修改并形成标准工作组讨论稿第5版。
(13)2017年4月13-14日,工作组在南昌召开第4次工作组会议。来自电
动汽车无线充电系统生产企业、整车厂商和科研院所、检测认证机构的52名专
家参加了会议。美国高通公司、吉利汽车研究院针对电动汽车无线充电系统防异
物扰动、通信协议等方面作了报告。中国电科院介绍了标准工作组讨论稿,会议
对标准内容进行讨论。会后将标准工作组讨论稿第5版发送成员征求意见。
(14)2017年6月7日,工作组根据4月南昌会议的意见和后续部分企业提
出的意见,修改并形成标准工作组讨论稿第6版。
(15)2017年6月12-13日,在深圳召开了能源行业电动汽车充电设施标委
会电动汽车无线充电标准工作组成立大会。中汽中心、中兴新能源汽车、上海电
器科学研究院、国网电科院等20多家单位及研究机构参会。会议讨论了标准工
作组讨论稿,以及此标准与GB8702的关系及下一步工作计划。会议建议工作
组按照与会专家的审查意见进行修改完善,尽早完成标准编写工作。
(16)2017年8月1日,工作组根据6月深圳会议的意见,编制标准补充材
料编写工作计划,组建编写工作小组,安排时间进度,编写补充材料大纲、电磁
环境数据调查要求,发送给工作小组成员征求意见。
(17)2017年8月16日,工作组根据6月深圳会议的意见和部分单位返回
的意见,修改并形成标准征求意见稿及编制说明等材料,提交给能源行业电动汽
车充电设施标委会电动汽车无线充电标准工作组发送征求意见。
二、编写原则和主要内容
本标准是结合电动汽车无线充电国际标准、最新科研成果、我国国情和产业
发展现状而编制的。本标准规定了在对电动汽车进行无线充电时,电动汽车内、
外的电磁环境限值和测试方法。
本标准主要结构及内容如下:
1.范围;
2.规范性引用文件;
3.术语和定义;
4.限值,包括保护区域的划分及定义、电磁场限值、接触电流限值;
5.测试方法,包括测试条件、测试仪器、无线充电系统测试状态、电磁场
测试方法、接触电流测试方法;
6.结果评定,包括电磁场结果评定、接触电流结果评定;
7.附录A(资料性附录),保护区域的电磁场测试记录表格;
8.附录B(资料性附录),电磁场基本限值评估指南。
三、目的及要解决的主要问题
车辆电动化、电网智能化是21世纪汽车和电网发展的趋势,电动汽车将成
为电网不可分割的一部分。按照我国政府及电力企业发展规划,2016年到2020
年是电动汽车大规模推广应用关键的5年,随后电动汽车产业化发展将进入高速
成长期。目前,电动汽车从电网中获取电能的途径主要包括慢充、快充和换电三
种方式。从分布情况、适用场合、建设成本、用地成本、运行维护成本及响应调
度能力等方面综合考虑,以上方式尚存在环境适应性不强等不足之处,影响了电
动汽车使用过程中的便捷性和安全性。无线充电技术为上述问题提供了有效可行
的解决方式。
现今,无线充电技术已成为在国内外学术界、工业界乃至社会都备受关注的
热点技术。尤其在电动汽车无线充电领域,该技术能够实现对电动汽车实时无线
充电,充分体现了电动汽车充电的技术灵活、高效、无接触的特点。然而,电动
汽车的承载对象包括人类及其他生物体,为了保证无线充电系统使用过程中的安
全性,需要建立电动汽车无线充电系统电磁安全方面的标准,包括电磁环境限值
和测试方法,消除公众对电动汽车无线充电电磁环境影响的疑虑。
四、采用国际标准和国外先进标准情况,与国际国外同类标准水平的对比情况
本标准未引用国际标准。
本标准未采用国际标准,但结合我国国情和产业化发展状况,参考了ISO
14117:2012《有源植入式医疗器械电磁兼容植入式心脏起搏器、植入式心律
转复除颤器和心脏再同步装置的EMC试验方法》、IEC60990:2016《接触电流和
保护导体电流的测量方法》、IEC61980-1:2015《电动汽车无线充电(WPT)系统
第1部分:一般要求》、IEC62233:2005《关于人体暴露在家用和类似用途电器
电磁场的测量方法》、ICNIRPGuidelines:2010《限制时变电场和磁场(1Hz至
100kHz)曝露的导则》、SAEJ2954:2016《纯电动/插电式混合动力及相关电动汽
车无线充电技术规范》等国际标准,达到国际先进水平。
五、与现行法律、法规、政策及相关标准的协调性
本标准仅与GB8702—2014《电磁环境控制限值》之间需要协调,符合其他
现行法律、法规、政策。本标准与GB8702—2014《电磁环境控制限值》的范围
不交叉,但不在其豁免范围,这是因为此标准修订时没有考虑到近些年才大力发
展的电动汽车无线充电技术,后者无法满足其严格限值要求,必将阻碍无线充电
产业发展,需要与环保部沟通协调。
本标准规范性引用了GB/T2900.60—2002《电工术语电磁学》、GB/T12113
—2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》、GB16174.1—2015《手术植入
物有源植入式医疗器械第1部分:安全、标记和制造商所提供信息的通用要
求》、GB/TXXXXX—XXXX《电动汽车无线充电系统通用要求》、GB/T
XXXXX—XXXX《电动汽车无线充电系统特殊要求》中的相关规定。
六、贯彻标准的要求和措施建议
本标准在编制过程中注重尽量充分吸收电动汽车无线充电系统生产企业、整
车厂商、科研院所、检测认证机构等重要相关方的意见,并组织相关方开展测试
数据收集、试验验证等工作,在标准编制的同时也开展前期宣贯。在标准发布后,
将组织对应用该标准的有关人员进行覆盖面更广的宣贯工作。
七、标准涉及的技术创新、知识产权处置、试验验证、产业化推进、推广应用
等情况
本标准所涉及内容除借鉴现有标准外,还通过大量调研和测试工作提出了适
用于我国电动汽车无线充电行业的指标和要求。标准的建立将有利于解决电动汽
车无线充电系统产生电磁影响导致的人身安全问题,促进电动汽车无线充电的产
业发展,具有重要的推广应用前景。
八、条文说明
8.1名称
本标准在计划下达时的名称为《电动汽车无线充电电磁暴露限值与测试方
法》。在标准编制过程中,工作组提出“电磁暴露”不能完全覆盖本标准中的范
围,除了电磁场曝露,还包括接触电流的限值和测试方法,需改为“电磁环境”。
并且,“无线充电”是一种技术,不是本标准的规定对象,需改为“无线充电系
统”。因此,建议将标准名称调整为《电动汽车无线充电系统电磁环境限值与测
试方法》。
8.2范围
根据目前电动汽车无线充电系统产业发展现状,动态无线充电技术发展尚未
形成产业化,本标准仅考虑静态磁耦合无线充电系统。对于无线充电系统的描述,
与GB/TXXXXX—XXXX《电动汽车无线充电系统通用要求》标准的范围保
持一致。标准范围中无线充电系统的工作频率限定为不高于100kHz。
无线充电系统实际应用中,原边设备基本上均采用地埋安装或地上安装的方
式,本标准中仅考虑此种情况。
8.3术语和定义
结合ICNIRP导则(2010),给出“职业曝露”、“公众曝露”、“医疗曝露”、
“基本限值”、“参考水平”的术语和定义。
根据GB/T2900.60—2002《电工术语电磁学》,给出“电场”、“磁场”、“电
磁场”、“电场强度”、“磁场强度”、“磁感应强度”的术语和定义。
根据GB16174.1—2015《手术植入物有源植入式医疗器械第1部分:
安全、标记和制造商所提供信息的通用要求》,给出“有源植入式医疗器械”的
术语和定义。
根据GB/T12113—2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》,给出“接
触电流”、“电灼伤”的术语和定义。
8.4限值
(1)保护区域
保护区域1至4的定义参考GB/TXXXXX-XXXX《电动汽车无线充电系统
通用要求》相关章节,保护区域3分为3a和3b两个部分。
(2)电磁场限值
电动汽车无线充电工作频率不超过100kHz,且考虑到应用场合,覆盖4倍
频,电场和磁场限值对应的频率范围选取为50Hz~400kHz,频率分段按照
ICNIRP导则(2010)进行相应的划分。
电动汽车无线充电系统对人体的电磁场限值应满足ICNIRP导则(2010)中
相应频率下的限值,对有源植入式医疗器械的磁场曝露限值应满足ISO14117国
际标准的要求。
对于85kHz而言,电场和磁场的公众曝露和职业曝露的基本限值分别为
11.5V/m和23V/m;公众曝露参考水平分别为83V/m和27μT,职业曝露参考水
平分别为170V/m和100μT;对有源植入式医疗器械,保护区域3a的磁场限值
为29.4μT(有效值)和41.6μT(峰值),保护区域3b和4的磁场限值为15μT
(有效值)和21.2μT(峰值)。
图1和图2分别是GB8702与ICNIRP导则(2010)公众曝露电场强度和磁
感应强度限值比较。可见,特别是在高频情况下,GB8702中的电磁场限值较
ICNIRP导则(2010)严格得多。
图1GB8702与ICNIRP导则(2010)公众曝露电场强度限值比较
图2GB8702与ICNIRP导则(2010)公众曝露磁感应强度限值比较
根据测试组开展的现场测试结果,目前的电动汽车无线充电系统的电磁场水
平满足ICNIRP导则(2010),但超出GB8702限值规定。
图3为一组车外测试得到的磁感应强度频谱特性曲线,频率范围选取9kHz
至1MHz,远小于相应频率范围内的ICNIRP导则(2010)限值27μT。图4为
另一组车外测试得到的磁感应强度频域分析图。可见,此磁场水平超过GB8702
和ICNIRP导则(1998)限值,但满足ICNIRP导则(2010)限值。
图3一组磁感应强度频谱特性曲线图4另一组磁感应强度频域分析
本标准与GB8702—2014《电磁环境控制限值》的范围不交叉,但不在其豁
免范围,这是因为此标准修订时没有考虑到近些年才大力发展的电动汽车无线充
电技术,后者无法满足其严格限值要求,必将阻碍无线充电产业发展,需要与环
保部沟通协调。
表1中给出了测量四个区域中车内座椅上的电场和磁场最大值。测量结果表
明,单个座椅的A、B、C、D四个区域内的电磁场水平差别不大。从表中可以
看出车内的电磁水平非常低,基本接近于背景水平。
表1车内电磁场测量结果
位置磁场(μT)电场(V/m)
后座左0.081.15
后座右0.081.09
前座左0.0750.96
前座右0.0760.96
(3)接触电流限值
电动汽车无线充电系统对人体的接触电流限值应满足ICNIRP国际导则中相
应频率下的限值。对于85kHz而言,接触电流的公众曝露和职业曝露限值分别
为17mA和34mA。
一组接触电流测量,对电压的时域波形进行FFT变换得到感知电流对应的
电压频谱特性如图5所示,从频谱特性可以看出电压存在直流分量幅值小于
40mV,则该直流分量电压对应的感知电流小于0.08mA,其他频率成分的感应电
压均小于15mV,则对应的感知电流均小于0.03mA,满足标准中的限值要求。
图5感应接触电流对应的电压频谱分析
8.5测试方法
(1)测试条件
温度、湿度和大气压等环境条件分为实验室和户外环境要求。其中,实验室
环境要求与GB/TXXXXX—XXXX《电动汽车无线充电系统特殊要求》相关
规定一致,户外环境要求与GB/TXXXXX—XXXX《电动汽车无线充电系统通
用要求》相关规定一致。
测试场地要求,测试点周围1.5m范围内应不存在影响测试的物体。参考SAE
J2954国际标准,原边设备下方35cm内应不存在金属。
(2)测试仪器
参考IEC62233国际标准,结合实际调研结果,考虑目前常用的Narda等测
试仪器探头,电磁场测试仪器的场强探头直径应不大于13cm。
接触电流测试仪器的测试阻抗网络和测试电极要求,参考GB/T12113—2003
国家标准。
(3)无线充电系统测试状态
本标准中仅考虑车辆静止时的测试,不考虑车辆运动情况。无线充电测试状
态,除保证无线充电系统正常工作外的其他车辆电器应正常关闭。
为了在最恶劣的情况下测试,无线充电系统应工作在额定功率。
无线充电系统原边设备和副边设备的偏移范围和机械气隙应满足GB/T
XXXXX—XXXX《电动汽车无线充电系统特殊要求》的要求。
(4)保护区域的电磁场测试方法
保护区域3的电磁场测试方法,参考SAEJ2954国际标准,并结合实际测试
经验进行规定。为了减少不必要的测试工作量,仅选取距离原副边设备最近的测
试区域进行电磁场测试。给出了车外电磁场测试点示例的正视图和俯视图,以便
用户理解。
根据实际测试经验,在垂直方向上,没有选取地面上方70cm以上位置作为
测试点,因为没有必要进行测试,一般在地面70cm以上,电磁场水平会减小。
必须测试的电位,在垂直方向和水平方向,均采取定点测量和扫描测量相结合的
方法,以寻找测试最大值。
保护区域4的电磁场测试方法,参考IEC61980-1国际标准,并结合实际测
试经验进行规定。测试前,应打开车门,将车座座椅调整至中间位置。测试点应
位于座椅头部、胸部、坐垫处、脚部四个位置表面上方垂直距离10cm处。7座
以上车辆的车内测试点,包括在无座椅时应覆
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