電動汽車(EV)以其清潔節(jié)能、低噪聲、起步平穩(wěn)等特點受到了廣泛關(guān)注,而無線充電技術(shù)具有安全、便捷等優(yōu)點,是電動汽車供電技術(shù)未來發(fā)展的趨勢之一。標準的制定對于電動汽車無線充電技術(shù)的實際應用和商業(yè)化具有至關(guān)重要的作用。
電動汽車無線充電標準的制定應結(jié)合無線充電技術(shù)的成熟度和市場需求來開展,目前國內(nèi)外已基本完成了電動汽車無線充電基礎(chǔ)標準的制定,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了基本保障,下一步應加快互操作性標準的制定,統(tǒng)一標準,提高標準之間的兼容性,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供應用條件,另外可試點制定相關(guān)電動汽車無線充電產(chǎn)品標準,進一步為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供推廣基礎(chǔ),最后再制定無線充電系統(tǒng)的運維標準,規(guī)范產(chǎn)業(yè)的服務(wù)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(xié)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(qū)標準,單獨制定規(guī)范,但與IEC、ISO趨同。
美國汽車工程師協(xié)會目前已經(jīng)制定了多部電動汽車無線充電相關(guān)的標準,涵蓋了電動汽車無線充電系統(tǒng)的最低性能指標要求、通信協(xié)議和信號傳遞方式等方面的內(nèi)容。
其中,SAE發(fā)布的關(guān)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(fā)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(guī)格見表1,SAE J2954對輕型(3.7~22kW)無線充電系統(tǒng)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(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、諧波含量和工作頻率等各項指標做出了詳細規(guī)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(guī)定。而針對功率在22~200kW等級的重型無線充電系統(tǒng)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(guī)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(yè)中另一重要的標準,該標準包括電動汽車無線系統(tǒng)的通用要求、通訊協(xié)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(fā)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(shù)分類、測試、電擊防護、安全要求、電磁兼容、結(jié)構(gòu)要求、材料強度、服務(wù)條款等內(nèi)容進行了規(guī)定,通信協(xié)議和特殊要求這兩部分的規(guī)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(fā)布了ISO 15118-1/2/3,對電動汽車充電的通信協(xié)議做出了相關(guān)規(guī)定,并在2017年1月發(fā)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(chǔ)標準的制定已較為完整,基本滿足行業(yè)發(fā)展需求,但由于對電動汽車無線充電技術(shù)的研究側(cè)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(nèi)的電動汽車無線充電國家標準主要是由中國電力企業(yè)聯(lián)合會、全國汽車標準化技術(shù)委員會以及工業(yè)和信息化部門等制定發(fā)布。目前,國內(nèi)共立9項關(guān)于電動汽車無線充電的國家標準,其中通用要求已經(jīng)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(nèi)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(tǒng)的技術(shù)要求、通信、互操作性、安全性測試等內(nèi)容作出了規(guī)定,基本上也已完成了對電動汽車無線充電基礎(chǔ)標準的制定,但國內(nèi)標準的制定相對滯后,應加快出臺相關(guān)標準,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供保障。
表3 國內(nèi)電動汽車無線充電標準
本文編自《電工技術(shù)學報》,原文標題為“電動汽車靜態(tài)無線充電技術(shù)研究綜述”,作者為吳理豪、張波。