《T CPSS 1010-2020-电动汽车运动过程无线充电方法》

ICS号43.040

中国标准文献分类号T35

团体标准

T/CPSS2020—1010

电动汽车移动式无线充电技术规范

Dynamicalwirelesschargingstandardfor

movingelectricvehicle

2020-08-25发布2020-09-01实施

中国电源学会发布

T/CPSS1010—2020

电动汽车移动式无线充电技术规范

1范围

本标准规定了电动汽车在特定场景下移动式无线充电类系统总体要求、主要性能的技术要求（标准

所列出的内容）等。

本标准适用于各类型的电动汽车移动式磁耦合无线充电系统，为驱动电机与动力电池提供电能，为

具体系统规范的制定提供依据。（参考国标）

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/T38775.1—2020电动汽车无线充电系统第1部分：通用要求

GB/T38775.2—2020电动汽车无线充电系统第2部分：车载充电机和无线充电设备之间的通信

协议

GB/T38775.3—2020电动汽车无线充电系统第3部分：特殊要求

GB/T38775.4—2020电动汽车无线充电系统第4部分：电磁环境限值与测试方法

GB12325—2008电能质量供电电压允许偏差

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）

Q/CSG11516.1—2010电动汽车充电设施通用技术要求

Q/CSG11516.7—2010电动汽车充电站监控系统技术规范

SZDB/Z150.1—2015电动汽车无线充电系统第1部分：总则

SZDB/Z150.2—2015电动汽车无线充电系统第2部分：通信协议

SZDB/Z150.3—2015电动汽车无线充电系统第3部分：电能传输要求

SZDB/Z150.4—2015电动汽车无线充电系统第4部分：接口

SZDB/Z150.5—2015电动汽车无线充电系统第5部分：安全

SZDB/Z150.6—2015电动汽车无线充电系统第6部分：管理系统

SZDB/Z150.7—2015电动汽车无线充电系统第7部分：电能计量

SZDB/Z150.8—2015电动汽车无线充电系统第8部分：地面设施

SZDB/Z150.9—2015电动汽车无线充电系统第9部分：车载设备

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

无线充电wirelesscharging

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。

1

T/CPSS1010—2020

移动式无线充电dynamicwirelesscharging

电动汽车在运动过程中的无线充电。

车载无线充电设备on-boardwirelesssupplydevice

电动汽车无线充电系统的车载侧设备的统称。

地埋无线充电设备off-boardwirelesssupplydevice

电动汽车无线充电系统的地面侧设备的统称。

原边无线充电设备primarywirelesschargingequipment

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。

副边无线充电设备secondarywirelesschargingequipment

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。

能量变换装置energyconversionequipment

固定安装在路面端与电动汽车端的能量变换装置，用于实现电能形式（交流、直流）及频率、幅值

的转换功能。

无线充电功率wirelesschargingpower

无线充电系统在充电过程中电流在单位时间内所做的功。

无线充电效率wirelesschargingefficiency

能量变换装置输出直流功率与电网输入有功功率之比。

原边线圈、副边线圈primarycoilandpick-upcoil

能量发射端激励感应磁场的线圈、接收端拾取交流感应磁场的线圈。

工作频率operationfrequency

无线充电系统磁能激发（接收）线圈工作频率。

2

T/CPSS1010—2020

机械气隙mechanicalairgap

原边设备上表面与副边设备下表面最短的间距。

工作气隙operationalairgap

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。

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，也不是电动汽车无线充电

位的一部分。

车辆侧向偏移容忍度lateraldeviationtoleranceofelectricvehicle

允许侧向偏移距离为车辆纵向中心线与导轨中心线的偏移距离，导轨距是指椭圆型导轨直线段两

侧平型导轨之间的距离。

4符号、代号和缩略语

下列符号、代号和缩略语适用于本文件。

C：电容

L：电感

R：电阻

AC：交流

DC：直流

EV：电动汽车（ElectricVehicle）

EMI：电磁干扰(ElectromagneticInterference)

5系统组成

电动汽车移动式无线充电系统主要包括以下设备：

a)电能激发设备（发射设备）：

1)磁能激发线圈（机构）：具有由电能向磁能转化功能的线圈或机构；

2)电能变换设备：具有由低频电能向高频电能形式变换功能的设备或装置；

3)输入调理设备：具备将工频输入或直流输入调理成电能变换设备所需要的电能形式的设备

或装置；

b)电能接收设备：

1)磁能接收线圈：具有将磁能转化为电能的接收单元或设备；

2)集成式电能接收设备：具有将接收到电能转化为负载所需电能形式的装置或设备。

3

T/CPSS1010—2020

6充电方法

运动过程充电模式

电动汽车充电设施需满足标准GB/T38775.1—2020、Q/CSG11516.1—2010和Q/CSG11516.7—

2010。移动式无线充电系统的地埋无线充电装置设置为若干个无线充电区段，每个区段均与原级电能变

换装置连接。在电动汽车运行过程中，当运行至某个区段时，通过位置检测模块实时检测跟踪电动汽车

位置，由充电控制模块导通对应的无线充电区段，同时关闭其它区段，为电动汽车提供实时电能补给（见

图1）。

V

电动汽车

能量变换

电机及控制电池组

初级

电

电能

拾取线圈网

变换

高频磁场路面

关关开开关关

图1电动汽车运动过程充电系统结构图

充电频率范围

电动汽车无线充电频率范围为79kHz到90kHz，参考国家标准GB/T38775.1—2020。

7主要性能

原边无线充电设备输入功率

原边无线充电设备输入功率等级参考国标GB/T38775.1—2020，如表1所示。

表1原边无线充电设备输入功率等级分类

类别1234567

功率范围3.7＜P≤7.7＜P≤11.1＜P≤

≤3.722＜P≤3333＜P≤66P＞66

kW7.711.122

接收端输出功率

根据不同车辆类型，接收端额定输出功率根据不同应用可分为11kW和22kW两种规格。

系统效率

根据不同车辆类型，系统整体效率应大于85%。

4

T/CPSS1010—2020

工作气隙

根据不同的车辆类型，电动汽车运动过程的有效无线传输距离应符合表2的规定。

表2不同车型的系统在额定工况下有效电能传输距离

最大有效传输工作气隙

按功率定义

cm

22kW以下9-30

22kW以上30

注:系统有效电能传输距离应在额定工况下进行测量，在规定的功率输出与效率条件下，由发射端线圈平面至拾取

端线圈平面的距离。

车辆行驶速度

在额定工况下,即在满足额定功率输出与整体效率规定条件下，车辆额定行驶速度要求应符合推荐

厂家经济适用速度，正常行驶下车辆不允许超过120km/h.

侧向偏移容忍度

针对不同功率等级（大于11kW,小于11kW），限定车辆处于稳定平行于轨道运行状态。电动汽车

运动过程中的侧向偏移容忍度应符合表3的规定。

表3不同功率等级下车辆侧向偏移容忍度

最小车辆偏移容忍度

功率等级

%

大于11kW10%

小于11kW15%

注:该侧向偏移容忍度应在额定工况下进行测量，在规定的功率输出与效率条件下，其计算方法为：

侧向偏移容忍度=允许侧向偏移距离/导轨轨距

其中允许侧向偏移距离为车辆纵向中心线与导轨中心线的偏移距离，导轨距是指椭圆型导轨直线段两侧平型导

轨之间的距离。

8原边无线充电设备

能量变换电路

能量发射端需满足GB/T38775.1—2020、SZDB/Z150.3—2015和Q/CSG11516.1—2010。在电动

汽车原边能量变换电路可采用电压型或电流型的逆变器。

地埋无线充电线圈

为适应电动汽车运动过程大功率无线充电需求，导轨线圈应设计多匝线圈。

为减小导轨线圈的静态损耗及其对外界的辐射影响，发射端应采用分段导轨线圈的结构形式（见图

2）。

5

T/CPSS1010—2020

移动方向

拾取线圈

磁

场

分段导轨线圈

图2分段导轨充电模式示意图

9车载无线充电设备

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

为：通过发射端与接收端的耦合，在接收端线圈中接收感应电能，并通过能量调理环节将其转化为负载

所需的电能形式。其组成主要包括三个部分：

a)拾取线圈及其补偿网络：其功能为获取感应电动势，为拾取端电路的等效输入源，其工作在谐

振状态，输出连接功率变换环节。

b)功率变换环节：包括AC/DC、DC/DC、DC/AC等电力电子变换电路。用以获得负载所需的直

流或交流的电能输出形式。功率变换环节应满足SZDB/Z150.3—2015，电能质量应满足GB

12325—2008和GB17625.1—2012。为实现对输出电压的调节和稳定控制，采用DC/DC变换

器对输出电压进行控制。电动汽车应能实时自动监测实际输入功率与预期输入功率的差异，系

统应自动停止功率传输。

c)负载：动态无线充电系统的负载一般为电机、电池或者电阻类型负载。

10分段导轨切换

电动汽车运行过程无线充电应具备分段导轨切换功能，当在电动汽车经过指定充电区域时，仅在电

动汽车下方的导轨段启动，进入传能状态，而其它未处于电动汽车下方的导轨段进入关闭状态，以减小

能量损耗与EMI干扰。电动车所在导轨段对应的导轨控制器将检测到起始位置信号，并通过通信总线

将信号传输至系统总控制器，实现导轨发射能量开启，此时车载端控制器将执行导轨切换检测信号的发

射，车载能量拾取装置可以驱动车辆行驶，系统正式进入导轨切换状态（见图3）。

能量接受线圈&

检测发射线圈

供电总线……

1号导轨2号导轨

号接受检测线圈号接受检测线圈

1切换域2

图3导轨切换示意图

6

T/CPSS1010—2020

11位置检测

电动汽车运行过程无线充电应具备车辆位置检测功能，能够在能量磁场中精确提取出用于检测电

动汽车位置的电磁信号（见图4）。

定位磁场

发射线圈

车载能量

拾取线圈

位置检

导轨1测线圈导轨2

图4双线圈式位置检测方法

当移动设备在分段导轨供电区域内运动时，只有设备正下方的导轨线圈处于供电状态，设备离开当

前供电导轨进入下一导轨时，需要关闭当前工作的能量发射装置，打开下一能量发射装置保证继续供电。

当前专门用于检测移动设备位置的技术路线如下：

a)外部传感器采用红外线、激光、超声波等，通过安装在设备上的信号发射装置向各分段导轨上

安装的信号接收装置发送信号来检测目标位置。

b)能量发射电路参数特征检测：通过检测这些参数的变化可以完成设备位置检测。

为了避免能量信号的相互干扰，位置检测装置和能量传输装置的工作频率应该选定与无线充电工

作频率差异大的频率范围，宜采用工作频率为500Hz到5MHz。检测装置原理图见图5。

信

CtCr

电DC/逆变号

LRr

池DC器tLr处

理

拾取端信号发射能量发射端信号接收