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电动汽车无线充电系统EMC测试标准综述

2021-09-23 19:49:52·  来源：电动学堂  作者：陈希琛等  
　
文章来源：中汽研汽车检验中心（天津）有限公司0引言目前小功率无线充电系统已经得到了广泛应用，但是电动汽车大功率无线充电技术产品等，由于相关标准法规的缺
文章来源：中汽研汽车检验中心（天津）有限公司

0引言

目前小功率无线充电系统已经得到了广泛应用，但是电动汽车大功率无线充电技术产品等，由于相关标准法规的缺失，潜在风险尚未得到科学评价，因此，目前主要处于样机、示范运行阶段。

标准化的无线充电系统将对电动汽车无线充电系统大规模市场化起到积极的推动作用。因此，亟需出台相应的标准、法规，以推动电动汽车无线充电产业的快速发展。

2020年，国家标准化管理委员会发布了电动汽车无线充电4项国家标准，引发了汽车行业的广泛关注。此次发布的4项国家标准，包括GB/T38775.1《电动汽车无线充电系统第1部分：通用要求》1、GB/T38775.2《电动汽车无线充电系统第2部分》、GB/T38775.3《电动汽车无线充电系统第3部分：特殊要求》、GB/T38775.4《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》。但是与电动汽车安全性、可靠性相关的电磁兼容标准还处于制定过程中。

本文通过对电动汽车无线充电系统的结构进行研究，阐述了电磁兼容的主要研究内容，进而通过对国内外标准现状和相关内容进行对比分析，对电动汽车无线充电系统的电磁兼容测试评价方法进行了综述，为企业的研发、测试提供参考。

1系统结构分析及研究内容

电动汽车无线充电系统依靠电磁场传输电能，向空间主动发射电磁能量，可能会形成强烈的电磁骚扰，对无线电业务和供电网络存在潜在影响。同时，电动汽车无线充电系统在工作过程中也可能会受到环境中多种电磁现象的干扰，导致充电故障和安全风险。

1.1无线充电系统结构分析

电动汽车无线充电系统基本示意图见图1所示2。

其中：
功率传输控制器：作为电动汽车无线充电系统地面侧功率控制单元，通过实现电网电能到高频交流的逆变，最终输出满足电动汽车无线充电系统工作频率的交流电，进而驱动原边设备工作，并根据地面通信控制单元（CSU，communicationserviceunit）的控制指令，完成电动汽车无线充电过程的控制；

功率接收控制器：作为电动汽车无线充电系统地面侧通信控制器，通过与车载通信控制单元（IVU，In-vehicleunit）进行通信，协助完成对充电过程的控制。并与无线充电控制管理系统（WC-CMS，wirelesscharging-controlmanagementsystem）通信，完成电动汽车无线充电系统地面设备的控制管理功能。

车载通信控制单元：电动汽车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WC-CMS通信，完成电动汽车无线充电系统车载设备的控制管理功能。

无线充电控制管理系统：负责一个或多个电动汽车无线充电系统的充电协调控制、运维监控管理、业务运营管理和系统管理等功能。

1.2电磁兼容研究内容

由图1可知电动汽车无线充电与电网、车载部件本身、外界环境、乘员之间都存在信息和能量交互，因此研究内容包括：
1）与电网电能质量的相互影响及评价方法；
2）与外界环境之间的相互影响及评价方法；
3）电磁辐射对无线电接收设备的影响及评价方法
4）车内电磁环境曝露对人体健康的影响及评价方法（见国家标准GB/T38775.4）；
5）车内电磁环境曝露对有体内源植入式医疗器械的影响及评价方法（国家标准GB/T38775.4）。

2EMC标准综述
SAEInternational发布的SAEJ2954是第一个全球无线充电标准，该标准同时规定了电动汽车和供电设备地面系统的互操作性、EMF等要求。规定了无线充电系统三种功率级别，分别为：3.7kW、7kW和11kW。

国际电工委员会发布的IEC61980-1Electricvehiclewirelesspowertransfer(WPT)systems-Part1:generalrequirements定义了电动汽车无线充电系统的一般要求和定义（包括效率、电安全、EMC和EMF）。

国际标准化组织发布的ISO19363：2020electricallypropelledroadvehicles-magneticfieldwirelesspowertransfer-safetyandinteroperabilityrequirements对电动汽车无线充电系统的安全要求、传输功率和效率和EMC等要求进行了定义。其中EMC标准参考CISPR/D的相关标准要求执行。

CISPR11仅对地面设备的辐射发射测试方法和限值要求进行了规定。

CISPR12则对车辆的辐射发射测试方法和限值进行了规定。

由全国汽车标准化技术委员会电动车辆分标委负责制定的汽车推荐性国家标准GB/TXXX《电动汽车无线充电系统第5部分：电磁兼容性要求和试验方法》给出了电动汽车无线充电系统的电磁兼容试验方法和要求。

下面将对上述标准进行对比分析。

2.1测试对象

国外标准主要是针对整车级和部件级系统进行的要求；而国家标准则考虑到后续公共场所无线充电系统的应用，不仅给出了系统级的测试方法，同时也给出了单独的地面端、车载端和车辆端的要求。见表1所示。
2.2测试项目
 
电动汽车无线充电系统依靠电磁场传输电能，向空间主动发射电磁能量，可能会形成强烈的电磁骚扰，对无线电业务和供电网络存在潜在影响。同时，电动汽车无线充电系统在工作过程中也可能会受到环境中多种电磁现象的干扰，导致充电故障和安全风险。

因此无线充电系统测试时既需要考虑发射类测试，同时还要考虑抗扰类测试。因此标准中对发射类和抗扰内测试项目都进行了规定，表2和表3分别为抗扰类和发射类测试项目。

其中，对于电源线相关的充电类测试项目国外的标准抗扰类测试项目所参考的基础标准为IEC61000-4系列，发射类测试项目所参考的基础标准为IEC61000-3系列；而我国的国家标准抗扰类测试项目所参考的基础标准为与IEC61000-4系列对应的GB/T17626系列，发射类测试项目所参考的基础标准为与IEC61000-3系列对应的GB/T17625系列标准。测试要求同样根据居住环境和非居住环境进行了区分。
 
3试验布置
3.1国外标准测试布置示例
SAEJ2954中给出了推荐的部件级抗扰和车辆辐射发射测试布置示例，见图3和图4所示。其中，抗扰测试时，天线的测试位置分别对应地面功率组件和车载功率组件。

CISPR11中分别给出了以车载功率组件和车辆为负载时地面端的测试布置示例，见图5所示。

CISPR12中给出了车辆辐射发射测试布置示例，见图6所示。

3.2国家标准测试布置示例
国家标准GB/TXXX《电动汽车无线充电系统第5部分：电磁兼容性要求和试验方法》中以落地式和分离式地面设备为例，分别给出了辐射抗扰、大电流注入法、辐射发射测试布置示例。下面以部件级和整车级系统为例给出辐射发射测试布置示例，见图7和图8所示。

4结束语
本文通过对电动汽车无线充电系统的电磁兼容研究内容进行分析，介绍了国内外标准中所规定的发射类和抗扰类测试项目，并给出了标准中推荐的测试布置。相关标准将使企业研发测试有据可以，进一步推动电动汽车产业快速发展、新四化转型升级，进而支撑新能源汽车与智能网联汽车国家战略的施行。 
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