DB44/T 2099.3-2018 电动汽车无线充电系统 第3部分：磁耦合

ICS43.040.10

T35

备案号：59235-2018DB44

广东省地方标准

DB44/T2099.3—2018

电动汽车无线充电系统

第3部分：磁耦合

Electricvehiclewirelesspowertransfersystem—

Part3:Magneticfiledwirelesspowertransfer

2018-01-02发布2018-04-02实施

广东省质量技术监督局发布

DB44/T2099.3-2018

目次

前言................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4分类...............................................................................2

5互操作性...........................................................................2

6系统总体要求.......................................................................4

7通讯...............................................................................5

8电击防护...........................................................................5

9人体防护...........................................................................6

10结构要求..........................................................................6

11材料和部件的强度..................................................................6

12测试条件要求......................................................................6

13电磁兼容性（EMC）.................................................................8

14标记和说明........................................................................8

附录A（资料性附录）磁场无线充电系统A（WT-WPT系统A）..............................9

附录B（资料性附录）磁场无线充电系统B（MF-WPT系统B）.............................18

附录C（资料性附录）磁场无线充电系统C（MF-WPT系统C）.............................26

附录D（资料性附录）磁场无线充电系统D（MF-WPT系统D）.............................29

附录E（资料性附录）参数定义.......................................................33

附录F（资料性附录）控制环路.......................................................37

I

DB44/T2099.3—2018

前言

DB44/T2099—2018《电动汽车无线充电系统》分为十个部分：

——第1部分：通用要求；

——第2部分：通信协议；

——第3部分：磁耦合；

——第4部分：接口；

——第5部分：安全；

——第6部分：管理系统；

——第7部分：电能计量要求；

——第8部分：地面设施；

——第9部分：车载设备；

——第10部分：充电站。

本部分为DB44/T2099—2018的第3部分。

本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本部分由广东省电动汽车标准化技术委员会提出并归口。

本部分起草单位：中兴通讯股份有限公司、深圳市标准技术研究院、中兴新能源汽车有限责任公

司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、

广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院、广东省中山市质量技术监督标准与编码所、普天新能源有

限责任公司、广州能源检测研究院。

本部分主要起草人：胡超、刘红军、李海东、王益群、李涵、赵勇、章登清、焦永杰、李志刚、梁

丰收、牛凯华、赵小坤、肖隆兴、叶俊文、樊哲、邵浙海、卢嘉敏、王龙、高士艳、林娴。

II

DB44/T2099.3—2018

电动汽车无线充电系统第3部分：磁耦合

1范围

本部分规定了磁场无线充电系统的特点和工作条件，电气安全要求，功率等级要求，对齐要求，以

及电磁兼容性要求。

本部分适用于采用磁耦合方式向电动汽车进行无线充电的设备。

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。

GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)

DB44/T2099.1-2018电动汽车无线充电系统第1部分：通用要求

DB44/T2099.2-2018电动汽车无线充电系统第2部分：通信协议

DB44/T2099.5-2018电动汽车无线充电系统第5部分：安全

ISO534:2011纸与纸板-厚度、密度和比容积的规定（Paperandboard–Determinationof

thickness,densityandspecificvolume）

IEC61980-1-2014电动汽车无线充电系统第1部分通用要求（Electricvehiclewireless

powertransfer(WPT)systems-Part1:Generalrequirements）

ICNIRP2010ICNIRP时变磁场的电磁场曝露限值导则(ICNIRPGuidelinesforlimiting

exposuretotimevaryingelectricandmagneticfields(1Hz–100kHz))

3术语和定义

DB44/T2099.1-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

磁场无线充电magneticfieldwirelesspowertransfer(MF-WPT)

通过磁耦合方式从电源向电力负载进行无线电能传输的充电方式。

3.2

原边线圈primarycoil

原边设备包含一个或多个绕组，该绕组产生感应磁场进行磁场无线输电。

3.3

副边线圈secondarycoil

副边设备包含一个或多个绕组，该绕组与原边线圈产生的磁场进行耦合，完成磁场无线输电。

1

DB44/T2099.3—2018

3.4

工作频率systemfrequency

指无线充电系统进行功率传输的频率范围，其带宽覆盖标称频率，但带宽中心不一定为标称频率。

谐波不包括在工作频率带宽内。

3.5

标称频率nominalfrequency

系统设计的最优工作频率。对于可调频率系统，当原副边对齐且所有部件都以设计参数稳定工作时，

系统将工作于标称频率。

3.6

标称位置nominallocation

原副边设备中心点为对齐状态，即偏移量为零；且无线传能距离为制造商标定的最佳传能距离。

4分类

4.1磁极结构

MF-WPT系统根据磁极结构分为如图1所示的类型。

一对一多对多多对一

副边线圈…

气隙

原边线圈

……

图1磁极结构

4.2谐振电路拓扑

MF-WPT谐振电路图例见B.3。

4.3传输功率等级

根据MF-WPT系统的最大输入功率等级，MF-WPT系统按如表1进行分类。电网输入的功率不应超过

对应功率等级的功率限制。

表1MF-WPT输入功率等级

等级MF-WPT1MF-WPT2MF-WPT3MF-WPT4MF-WPT5MF-WPT6

额定输入功率/kWP≤3.73.7<P≤7.77.7<P≤2222<P≤3333<P≤66P>66

5互操作性

5.1概述

2

DB44/T2099.3—2018

仅当地面设备与电动汽车之间建立了正常的互操作性时，无线充电系统地面设备才能向电动汽车进

行安全且高效的能量传输。

地面设备和电动汽车满足DB44/T2099.1-2018中第6章的要求时，是具备可互操作的。

5.2功率等级

不同功率等级原、副边设备互操作性应满足表2要求。

表2功率等级的互操作性

原边设备

功率等级MF-WPT1MF-WPT2MF-WPT3MF-WPT4MF-WPT5MF-WPT6

MF-WPT1必须支持建议支持————

MF-WPT2建议支持必须支持————

副边设备MF-WPT3——必须支持———

MF-WPT4———必须支持——

MF-WPT5————必须支持—

MF-WPT6—————必须支持

5.3标称频率

可互操作的地面设备和电动汽车应使用相同的标称频率。

5.4磁耦合

MF-WPT系统根据磁通形状分类。

磁通形状不同，线圈类型不同，如图2所示；一种线圈也有可能产生多种不同磁通形状，详细说明

见附录A。

原边线圈产生时变磁通，穿过副边线圈的绕组。从而，相互靠近的两个或多个线圈能够进行功率传

输。

无线充电系统的原边线圈和副边线圈通过气隙相互作用。通常以气隙中间平面为界将气隙分为两个

区域，原边线圈处于其中的一个区域，而副边线圈则处于另外一个区域。

要互操作工作，原边设备和副边设备在磁场特性上应匹配。

副边线圈

原边线圈

平面线圈螺线型线圈

图2磁通形状示例

5.5谐振电路

3

DB44/T2099.3—2018

原边设备的谐振电路拓扑应与副边设备相匹配。

5.6调谐（可选）

若有必要，工作频率应调谐。调谐的实质是防止系统出现超调。

原副边错位，气隙波动以及元件特性的散射可通过频率调整进行校正。

5.7系统效率

互操作性需要系统的最低效率满足6.1条款的规定。一致性通过使用相应的参考设备进行检验。

由于原边设备和副边设备不可能总是最优对齐，WPT系统需要工作在一定的偏移量内。偏移量符合

DB44/T2099.4-2018中4.4条款的要求。

6系统总体要求

6.1系统效率

在标称位置上，系统效率不应低于90%。

在垂直方向和水平方向最大偏移条件下，系统最低效率不应低于85%。

效率应在额定输入功率下进行测量，且测试负载为阻性负载。

某些特定的系统应用场景（比如，高功率等级或者高磁通等）强制需要辅助负载（比如，温度管理

或者异物检测），辅助负载的功率消耗应包含在系统效率的计算中。

某些特定的系统应用场景不强制需要辅助负载，并且不允许部分载荷，在测量程序和类型认证文档

中应有明确的说明进行确认。

6.2原、副边设备结构

原、副边设备结构要求在本标准附录A、附录B、附录C和附录D给出了四种不同的磁场无线充电

系统的设计例子。

6.3磁场无线充电系统的功能

6.3.1待机和唤醒功能

系统应具有待机和唤醒功能

6.3.2兼容性检查功能

根据初始化阶段交互的信息，检查原边设备和副边设备之间的兼容性：

a)功率等级间的互操作性应符合表2的要求；

b)工作频率；

c)磁耦合；

d)电路拓扑；

e)调谐（可选）。

6.3.3初始对齐检查

MF-WPT系统应能确定原边设备和副边设备之间是否对齐。

6.3.4启动功率传输

4

DB44/T2099.3—2018

MF-WPT系统应在指令和控制通讯正确建立并且原边设备和副边设备对齐之后，能够根据电动汽车

的请求进行从原边设备到副边设备的功率传输。

6.3.5执行功率传输

MF-WPT系统应根据电动汽车的功率要求进行从原边设备至副边设备的功率传输。

MF-WPT系统地面设备的传输功率不能超过最大传输功率限值。

电动汽车可以改变请求的传输功率。

6.3.6终止功率传输

MF-WPT系统应能够根据电动汽车的要求，停止从原边设备向副边设备的功率传输。

电动汽车能够要求停止功率传输。

6.3.7用户发起的终止功率传输

MF-WPT系统应提供途径允许用户终止功率传输，如通过按停止按钮。

6.3.8安全监测与诊断

MF-WPT系统应具有安全监测与诊断功能，可使用功率传输监测、热监测、活体保护、故障检测等

安全措施：

a)功率传输监测；

应提供方法监测地面设备的实际输出与预期输出功率，电动汽车实际输入功率与预期输入功

率的差异，当差异超过允许的范围时，应停止功率传输。

b)热监测；

——WPT系统应符合DB44/T2099.1-2018第11.6节的规定；

——应配备金属物体检测装置，当检测出金属物体时应停止功率传输。

c)活体保护；

——WPT系统宜具备活体保护功能；

——可提供活体检测措施，当检测出活体时，可停止功率传输。

d)故障检测。当发生以下故障时，设备应停车功率传输：

——地面设备：短路、接地漏电、过温、绝缘失效、过流、过载等；

——车载设备：短路、过温、绝缘失效、过流、过载等。

6.3.9区域通风要求的确定

若在功率传输过程中需要额外的通风装置，功率传输时应自动打开通风装置，否则不应进行功率传

输。

6.3.10功率传输状态

MF-WPT系统地面设备和车载设备可通过指令和控制通讯交换各自的控制流程状态。

7通讯

应满足DB44/T2099.2-2018的相关要求。

8电击防护

5

DB44/T2099.3—2018

应满足DB44/T2099.1-2018第9章的相关要求。

9人体防护

应对系统进行EMF电磁曝露测试，其辐射值低于ICNIRP2010参照水平。

具体限值和测试方法见DB44/T2099.5-2018第9章节规定。

10结构要求

应满足DB44/T2099.1-2018中第12章的要求。

11材料和部件的强度

11.1车辆碾压测试

下述的测试方法适用于功率等级MF-WPT1和MF-WPT2，其它功率等级的测试方法待定。

带供电电缆的原边设备应按照制造商预定的方式安装在平坦的混凝土底板上。

碾压力应为载荷(5000±250)N的普通汽车轮胎（P225/75R15或其它类似轮胎），且安装在钢轮毂

上，胎压应为(220±10)kPa。车轮应以(8±2)km/h的速度滚过测试设备。

碾压力应至少施加三次，从设备的一侧开始碾压，通过中间部分，直至设备的另一侧，应使设备的

整个表面都受到碾压测试，同时X方向和Y方向都应进行测试。下一步，碾压方向调转45°，进行同

样的测试。第三步，再调转45°角，进行同样的测试。

电缆测试时，电缆要平直，施加碾压力在电缆上。如果电缆安装在管道内或者类似情况，电缆的碾

压测试不适用。

试验后不应有严重的破裂、折损或者变形，以致于：

a)带电部件被符合GB4208-2008的IPXXC测试探头接触到；

b)机壳的完整性被破坏，以至于不能给设备的内部部件提供有效的机械保护或环境保护；

c)干扰设备正常工作，或破坏设备功能；

d)设备或其电缆夹不能为供电电缆提供合适的拉力；

e)带电部件和可接触到的不带电/接地的金属间的爬电距离和间隙，低于IEC61980-1-2014条款

12.3中的规定值；

f)其它可能会导致火灾或者触电风险的损害。

12测试条件要求

12.1测试平台设置

测试平台应容纳原、副边设备。

原、副边设备相对于原点的位置改变应符合本标准规定的范围。

测试性能时，需要连接合适的逆变器或者车载电子设备。功率测量通过纯阻性负载完成。

12.2异物温升的测试体

异物温升测试体用于模拟测量处于工作区域（保护区域1）内异物引起的温升。

其温升符合DB44/T2099.5-2018第11.6章节规定的温升要求。

6

DB44/T2099.3—2018

异物温升测试体可分为测试体1和测试体2：

——测试体1的材料及大小应符合表3的规定；

——测试体2应为一元人民币硬币。

表3测试体1

材料磁刚性S235JR

大小100×70×10(mm×mm×mm)

12.3火灾风险评估的测试体

燃烧测试体用于模拟检验处于工作区域（保护区域1）内异物抗燃烧的性能。

测试休的材料成分、大小应符合表4的规定，厚度应符合ISO534-2011的规定。

表4燃烧测试体

材料铝包膜材料，如，纸

大小200×200(mm×mm)

12.4测试流程

12.4.1概述

原边设备的位置应考虑制造商提供的安装高度。副边设备的初始位置是标称位置。其他位置如表5

和图3所示。

根据测试步骤，副边设备的位置根据图3进行设置，为相对于原点的坐标位置。

表5气隙和偏移设置

位置方向高度位置序号

标称标称标称1

偏移0最小2

偏移0最大3

偏移X轴标称4

偏移Y轴标称5

偏移X轴+Y轴标称6

偏移X轴+Y轴最小7

偏移X轴+Y轴最大8

7

DB44/T2099.3—2018

位置4

位置3位置8

位置6

位置1

位置2位置7

位置5

轴

Z

X轴

零点

Y轴0,0,0

图3副边设备的测试位置

12.4.2温升测试

测试体位于工作区域内，原边设备和副边设备处于标称位置。达到热平衡后，通过测量探头来测量

温升。温度应在稳态下测量。

测试参数如表6中所示。

表6温升和燃烧测试参数

测试参数参数值备注

副边设备的位置位置2副边设备在0,0,0平面之上

副边设备的位置位置3副边设备在0,0,0平面之上

功率Pmax（副边输出）由制造商提供

环境温度T25℃

12.4.3燃烧测试

测试体位于工作范围内，原边设备和副边设备处于标称位置。根据制造商提供的最大输出功率进行

测试。

测试参数详见表6。

13电磁兼容性（EMC）

应满足DB44/T2099.1-2018第15章的要求。

14标记和说明

应满足DB44/T2099.1-2018第16章的要求。

8

DB44/T2099.3—2018

AA

附录A

（资料性附录）

磁场无线充电系统A（WT-WPT系统A）

A.1概述

附录A描述了MF-WPT系统A原边设备的定义。

A.2MF-WPT系统A的几何定义

“镜像正方绕组（Mirroredsquarewinding）”结构由两个对称线圈组成，即前线圈和后线圈。线

圈为矩形的平面线圈，放在高磁导率材料（如铁氧体）的面板上。原边设备包含两个线圈，从车辆的行

驶方向上看，为前线圈（x正方向）和后线圈（x负方向）。在某一时刻，通过前线圈的电流是顺时针方

向，而通过后线圈的电流是逆时针方向，这样在表面就形成两个对称的磁极。

这两个线圈的绕组通过表征电流磁链平衡（currentlinkagebalance，见条款A.8）的单匝绕组

来描述。只要满足电流磁链平衡，每个线圈绕组的实际数量和绕组的分布不做限定，由制造商自由定义。

条款A.3给出了绕组的一个参考设计供参考。

MF-WPT系统A的原边设备安装在停车位的中心，如表A.1。

表A.1原边设备位置

方向原边设备零点坐标mm坐标轴

行驶方向零点±0X

垂直于行驶方向零点±0Y

高度方向零点±0