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IEC PAS 63015：电动汽车无线充电电磁兼容性指南
感应式电动汽车充电系统的电磁兼容性要求
一、IEC PAS 63015 的范围
IEC PAS 63015 为用于电动汽车充电的无线电力传输系统提供了电磁兼容性指南。它解决了在 79–90 kHz 频率范围（IEC 61980 为电动汽车无线充电分配的频段）内运行的感应充电系统所独有的 EMC 挑战。与传导充电不同——传导充电中电气连接本身限制了辐射发射——WPT 系统使用强耦合磁谐振器，可在车辆内部和外部产生显著的杂散磁场。
该文件涵盖地面侧（充电板）和车辆侧（接收板）组件，包括两者的电力电子变流器（地面侧的 DC-AC 逆变器和车辆侧的 AC-DC 整流器）。它适用于轻型道路车辆（乘用车、SUV、轻型卡车），并针对在 3–150 kHz 范围内运行的 WPT 系统提供了发射限值、抗扰度要求和测试方法。该标准与 CISPR 11（工业、科学和医疗设备）和 CISPR 25（车辆、船舶和内燃机）协调配合，以确保与电网侧环境和车载电子系统兼容。
IEC PAS 63015 是一份可公开获取的规范——一种在技术成熟过程中提供早期指导的前期标准。随着 WPT 部署规模扩大和现场经验积累，它预计将发展成为完整的国际标准。
二、关键 EMC 要求与试验方法
2.1 辐射磁场限值
WPT EMC 的核心关注点是基频（通常为 85 kHz）及其谐波的杂散磁场。IEC PAS 63015 定义了两个区域：区域 1（车辆座舱内部）和区域 2（车辆外部，距离 10 m 处）。限值源自 ICNIRP 2010 年一般公众暴露指南，并为停车场中多车辆场景增加了额外裕量。表 1 汇总了限值。
| 频率 | 区域 1（座舱）限值 (μT) | 区域 2（10 m）限值 (μT) | 备注 |
|---|---|---|---|
| 85 kHz（基频） | 6.25 | 0.27 | 基于 85 kHz 下 ICNIRP 参考电平 |
| 170 kHz（二次谐波） | 3.13 | 0.14 | 频率反比缩放 |
| 255 kHz（三次谐波） | 2.08 | 0.09 | 频率反比缩放 |
| ≥ 1 MHz | CISPR 25 | CISPR 11 | 过渡至常规 EMC 限值 |
2.2 电源输入端传导发射
地面侧逆变器产生的传导共模和差模噪声会反馈至交流电源。IEC PAS 63015 在 WPT 系统的交流输入端适用 CISPR 11 B 类住宅环境限值。特别关注整流级：有源功率因数校正前端的设计必须确保 150 kHz–30 MHz 范围内传导发射不超过准峰值限值 66 dB(μV)（在高频端降至 56 dB(μV)）。该标准还涉及由电网频率（50/60 Hz）与 WPT 开关频率之间的差拍频率引起的间谐波发射。
WPT 的杂散磁场可能耦合至车辆底盘传感器、胎压监测系统和被动无钥匙进入天线。IEC PAS 63015 建议车辆制造商在接收板和任何敏感电子模块之间保持至少 30 cm 的间距，或提供额外的磁屏蔽（Mu-metal 或铁氧体片）。
三、WPT EMC 的工程设计见解
3.1 线圈几何结构与屏蔽拓扑
从工程角度看，杂散磁场主要由线圈几何结构（圆形、矩形或双 D 型）和屏蔽结构决定。该标准倾向于双 D（DD）线圈拓扑，因为在相同功率水平下，其固有的定向磁通模式可将杂散磁场比简单圆形线圈降低 40–60 %。铁氧体背板（通常为 Mn–Zn 铁氧体，初始磁导率 μr = 2300–3300）用于将磁通约束在线圈-线圈路径内，而导电铝背板则作为附加涡流屏蔽层。
对于车辆侧接收器，钢制底盘的磁场畸变效应使屏蔽挑战更加复杂，可能产生局部热点。多层屏蔽——紧靠线圈的铁氧体层，后接 1–2 mm 铝层——是推荐做法。铝层通过涡流抵消在 85 kHz 频率下提供 15–25 dB 的附加衰减，而铁氧体层则保持耦合效率。
3.2 有源 EMI 抵消与死区时间优化
传导发射受逆变器开关特性的强烈影响。软开关技术（零电压开关）广泛应用于 WPT 逆变器，以降低开关边沿的 di/dt 和 dv/dt，从而降低输出电压波形的高频分量。IEC PAS 63015 提供了关于死区时间优化（在 85 kHz 下使用 SiC MOSFET 时通常为 100–300 ns）的指导，以平衡效率（最小化贯通损耗）和 EMC 性能（最小化开关谐波）。使用小型辅助变压器绕组或平衡电容网络的有源共模抵消可进一步将传导发射降低 10–15 dB，而不会产生显著的额外成本或效率损失。
2024–2025 年在 SAE J2954 框架下进行的现场试验表明，符合 IEC PAS 63015 限值的 WPT 系统在距离车辆外围 1 m 处可运行在 ICNIRP 一般公众暴露参考电平的 2 % 以内——完全符合公共停车环境的安全裕量要求。
四、常见问题解答
问 1：IEC PAS 63015 是否涵盖双向 WPT（V2G）系统？
是的，该标准适用于单向（电网到车辆）和双向（V2G、V2H）两种运行模式。双向系统引入了额外的复杂性，因为车辆侧逆变器也会通过 WPT 链路向电网回馈传导发射噪声。
是的，该标准适用于单向（电网到车辆）和双向（V2G、V2H）两种运行模式。双向系统引入了额外的复杂性，因为车辆侧逆变器也会通过 WPT 链路向电网回馈传导发射噪声。
问 2：如何在 10 m 限值处测量磁场？
标准规定使用环形天线（直径 60 cm，校准范围 9 kHz–30 MHz），置于距车辆几何中心 10 m 处，高度为地面以上 1 m。测量在 WPT 系统最大功率传输状态下进行，车辆与充电板对齐，横向偏差在 ±75 mm 以内。
标准规定使用环形天线（直径 60 cm，校准范围 9 kHz–30 MHz），置于距车辆几何中心 10 m 处，高度为地面以上 1 m。测量在 WPT 系统最大功率传输状态下进行，车辆与充电板对齐，横向偏差在 ±75 mm 以内。
问 3：对金属异物检测系统是否有专门要求？
标准指出，FOD 传感器（通常工作在 1–10 MHz）不得因 WPT 基频场而降低灵敏度。建议 FOD 电子器件在 85 kHz 下具有至少 100 V/m 的抗扰度，这通常需要在常规汽车 EMC 实践基础上增加屏蔽和滤波。
标准指出，FOD 传感器（通常工作在 1–10 MHz）不得因 WPT 基频场而降低灵敏度。建议 FOD 电子器件在 85 kHz 下具有至少 100 V/m 的抗扰度，这通常需要在常规汽车 EMC 实践基础上增加屏蔽和滤波。
问 4：EMC 试验假设的对齐公差是多少？
标准假设横向偏差为 ±75 mm，垂直气隙为 100–250 mm（取决于车辆离地间隙）。这些公差代表了实际停车场景，在设计线圈几何结构以保持耦合系数而不超过杂散场限值时必须加以考虑。
标准假设横向偏差为 ±75 mm，垂直气隙为 100–250 mm（取决于车辆离地间隙）。这些公差代表了实际停车场景，在设计线圈几何结构以保持耦合系数而不超过杂散场限值时必须加以考虑。
