Electrically propelled road vehicles -- Magnetic field wireless power transfer -- Safety and interoperability requirements

This document defines the requirements and operation of the on-board vehicle equipment that enables magnetic field wireless power transfer (MF-WPT) for traction battery charging of electric vehicles. It is intended to be used for passenger cars and light duty vehicles. This document addresses the following aspects for an EV device: — safety requirements; — transferred power and power transfer efficiency; — ground clearance of the EV device; — functionality with associated off-board systems under various conditions and independent of manufacturer; — test procedures. EV devices that fulfil the requirements in this document are intended to operate with supply devices that fulfil the MF-WPT related requirements in the IEC 61980 series. NOTE 1 Charging of a vehicle in motion is not considered in this edition. NOTE 2 Bi-directional power transfer is not considered in this edition.

Véhicules routiers électriques -- Transmission d’énergie sans fil par champ magnétique -- Exigences de sécurité et d'interopérabilité

Le présent document définit les exigences et le fonctionnement des équipements ŕ bord des véhicules permettant la transmission d'énergie sans fil par champ magnétique (MF-WPT) pour la charge de batteries de traction de véhicules électriques. Il est destiné ŕ ętre utilisé pour les voitures particuličres et les véhicules utilitaires légers. Le présent document traite des aspects suivants relatifs ŕ un dispositif VE: — exigences de sécurité; — énergie transférée et efficacité du transfert d'énergie; — garde au sol du dispositif VE; — fonctionnalité avec des systčmes non embarqués associés dans différentes conditions et indépendamment du constructeur; — procédures d'essai. Les dispositifs VE répondant aux exigences indiquées dans le présent document sont destinés ŕ fonctionner avec des dispositifs d'alimentation conformes aux exigences liées au MF-WPT spécifiées dans la série IEC 61980. NOTE 1 La charge d'un véhicule en déplacement n'est pas prise en compte dans cette édition. NOTE 2 Le transfert d'énergie bidirectionnel n'est pas pris en compte dans cette édition.

General Information

Status
Published
Publication Date
02-Apr-2020
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
20-Feb-2020
Completion Date
03-Apr-2020
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ISO 19363:2020 - Electrically propelled road vehicles -- Magnetic field wireless power transfer -- Safety and interoperability requirements
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ISO 19363:2020 - Véhicules routiers électriques -- Transmission d’énergie sans fil par champ magnétique -- Exigences de sécurité et d'interopérabilité
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19363
First edition
2020-04
Electrically propelled road vehicles —
Magnetic field wireless power
transfer — Safety and interoperability
requirements
Véhicules routiers électriques — Transmission d’énergie sans fil par
champ magnétique — Exigences de sécurité et d'interopérabilité
Reference number
ISO 19363:2020(E)
ISO 2020
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ISO 19363:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

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Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 19363:2020(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 System structure ................................................................................................................................................................................................... 4

5 Requirements regarding environmental conditions ...................................................................................................... 5

6 Classification ............................................................................................................................................................................................................ 5

7 MF-WPT power transfer requirements ......................................................................................................................................... 6

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 6

7.2 Frequency .................................................................................................................................................................................................... 6

7.3 Geometrical operating space ...................................................................................................................................................... 6

7.4 Requirements for output power .............................................................................................................................................. 7

7.5 Requirements for power transfer efficiency ................................................................................................................. 8

7.6 Requirements for output voltage ............................................................................................................................................ 8

7.6.1 Performance requirements at different output voltage levels ................................................. 8

7.6.2 Voltage ripple and voltage overshoot ............................................................................................................ 8

7.7 MF-WPT power transfer test procedure ........................................................................................................................... 8

7.7.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

7.7.2 Test setup ............................................................................................................................................................................... 8

7.7.3 Test procedure ................................................................................................................................................................10

8 Requirements for communication and MF-WPT activities....................................................................................13

9 EMC requirements ...........................................................................................................................................................................................14

10 Safety requirements ......................................................................................................................................................................................14

10.1 Protection in case of unintended power transfer ..................................................................................................14

10.2 Protection against electric shock .........................................................................................................................................14

10.2.1 General...................................................................................................................................................................................14

10.2.2 Insulation coordination ..........................................................................................................................................14

10.3 Protection against thermal incidents ...............................................................................................................................15

10.3.1 General...................................................................................................................................................................................15

10.3.2 Overload protection and short-circuit protection............................................................................15

10.4 Protection of persons against electromagnetic effects .....................................................................................15

10.4.1 General...................................................................................................................................................................................15

10.4.2 Protection areas .............................................................................................................................................................15

10.4.3 Requirements for protection of persons against exposure to hazardous

electromagnetic fields ..............................................................................................................................................16

10.4.4 Requirements to protect the functionality of AIMDs ....................................................................16

10.5 Protection against overheating ..............................................................................................................................................17

11 Owner’s manual and marking .............................................................................................................................................................17

11.1 Owner's manual ..................................................................................................................................................................................17

11.2 Marking ......................................................................................................................................................................................................17

Annex A (normative) Reference supply power circuit for EVPCs with a rated output power

≤3,7 kW ........................................................................................................................................................................................................................18

Annex B (normative) Reference supply power circuit for EVPCs with a rated output power

≤11,1 kW ....................................................................................................................................................................................................................23

Annex C (informative) Example for a different implementation of a supply power circuit .....................27

Annex D (informative) Conformance demonstration for protection of persons against

electromagnetic effects...............................................................................................................................................................................31

© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 19363:2020(E)

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................39

iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 19363:2020(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, SC 37, Electrically

propelled vehicles.

This first edition cancels and replaces ISO/PAS 19363:2017, which has been technically revised. The

main changes compared to the previous edition are as follows:
— MF-WPT classes and z- classes eliminated;
— compatibility classes introduced;
— reference devices changed to off-board devices and description updated;
— communication and functional requirements deleted.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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ISO 19363:2020(E)
Introduction

This document prescribes the usage of the wireless power transfer technology to charge electrically

propelled road vehicles and has been developed based on ISO/PAS 19363.
Status of technological development:

This document specifies requirements for on-board components of a wireless power transfer systems.

It gives guidance in terms of safety and performance and additionally addresses interoperability to

off-board components from different manufacturers to, for example support the development of public

wireless charging infrastructure. Even if the technology itself is well known, the implementation in a

vehicle is new and demands to meet the very specific requirements of the automotive industry. This

document is based on limited experience with series development and production. Current and future

product developments will continuously prove (and disprove) the applicability of this document to

further improve the contents, especially regarding the interoperability between systems from different

manufacturers.
Cooperation during document development:

This document has been developed in intense cooperation with IEC/TC 69 WG7, which is establishing

the IEC 61980 series. The IEC 61980 series covers the requirements for the off-board components in

correspondence to the application of on-board components according to this document. Furthermore,

SAE J2954 is standardising wireless power transfer systems in the United States of America. An

exchange between the groups was continuously sustained during the document development. Even

though there is no complete harmonization at this stage, several contents are comparable.

vi © ISO 2020 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 19363:2020(E)
Electrically propelled road vehicles — Magnetic field
wireless power transfer — Safety and interoperability
requirements
1 Scope

This document defines the requirements and operation of the on-board vehicle equipment that enables

magnetic field wireless power transfer (MF-WPT) for traction battery charging of electric vehicles. It is

intended to be used for passenger cars and light duty vehicles.
This document addresses the following aspects for an EV device:
— safety requirements;
— transferred power and power transfer efficiency;
— ground clearance of the EV device;

— functionality with associated off-board systems under various conditions and independent of

manufacturer;
— test procedures.

EV devices that fulfil the requirements in this document are intended to operate with supply devices

that fulfil the MF-WPT related requirements in the IEC 61980 series.
NOTE 1 Charging of a vehicle in motion is not considered in this edition.
NOTE 2 Bi-directional power transfer is not considered in this edition.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 6469-3:2018, Electrically propelled road vehicles — Safety specifications — Part 3: Electrical safety

ISO 20653, Road vehicles — Degrees of protection (IP code) — Protection of electrical equipment against

foreign objects, water and access

IEC 61980-2, Electric vehicle wireless power transfer (WPT) Systems — Part 2: specific requirements

for communication between electric road vehicle (EV) and infrastructure with respect to wireless power

transfer (WPT) systems

IEC 61980-3, Electric vehicle wireless power transfer (WPT) systems — Part 3: Specific requirements for

the magnetic field power transfer systems

ICNIRP 2010, Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz – 100 kHz)

CISPR 11, Industrial, scientific and medical equipment — Radio-frequency disturbance characteristics —

Limits and methods of measurement

IEC 60664 (all parts), Insulation coordination for equipment within low-voltage systems

© ISO 2020 – All rights reserved 1
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ISO 19363:2020(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
alignment

relative position in x- and y-direction of the secondary device (3.15) to the primary device (3.9) for a

given secondary device ground clearance (3.16)
Note 1 to entry: The coordinate system conforms with ISO 4130.
3.2
alignment tolerance area

intended WPT (3.22) operating area in x- and y-direction for a given secondary device ground

clearance (3.16)
3.3
centre alignment point
geometrical centre of the alignment tolerance area (3.2)

Note 1 to entry: The position of the centre alignment point of an MF-WPT system (3.8) depends on the specific

centre alignment points of the primary device (3.9) and secondary device (3.15).
3.4
electrically propelled vehicle
vehicle with one or more electric drive(s) for vehicle propulsion

[SOURCE: ISO 6469-3:2018, 3.15, modified — The abbreviation "EV" has been added.]

3.5
EV device
on-board component assembly of WPT system (3.23)
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.6
EV power circuit
EVPC

on-board component assembly, comprising the secondary device (3.15) and EV power electronics (3.7),

as well as the electrical and mechanical connections
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.7
EV power electronics

on-board component that converts the power and frequency from the secondary device (3.15) to the DC

power output of the EVPC (3.6)
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.8
magnetic field WPT system
MF-WPT system
WPT system (3.23) using magnetic field
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 19363:2020(E)
3.9
primary device
off-board component that generates and shapes the magnetic field for WPT (3.22)
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.10
protection area

volume in and around the vehicle that has uniform requirements with regard to effects of exposure to

electromagnetic fields
3.11
rated output power

maximum power the EVPC (3.6) is designed to deliver consistently during a charging cycle

3.12
rechargeable energy storage system
RESS

rechargeable system that stores energy for delivery of electric energy for the electric drive

EXAMPLE Battery, capacitor, flywheel.
[SOURCE: ISO 6469-1:2019, 3.22]
3.13
reference EVPC
EVPC (3.6) that serves for testing purposes
3.14
reference supply power circuit
supply power circuit (3.19) that serves for testing purposes
3.15
secondary device
on-board component that captures the magnetic field
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.16
secondary device ground clearance

vertical distance between the ground surface and the lowest point of the secondary device (3.15)

including the housing

Note 1 to entry: Note to entry: The lower surface does not need to be planar or parallel to the ground surface

3.17
steady state

state of a system at which all state and output variables remain constant in time while all input variables

are constant
[SOURCE: IEC 60050-351:2006, 351-24-09]
3.18
supply device
off-board component assembly of WPT system (3.23)
Note 1 to entry: See Figure 1.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 19363:2020(E)
3.19
supply power circuit

off-board component assembly, comprising the primary device (3.9) and supply power electronics (3.20),

as well as the electrical and mechanical connections
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.20
supply power electronics

off-board component that converts the power and frequency from the supply network to the power and

frequency needed by the primary device (3.9)
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.21
voltage class B

classification of an electric component or circuit with a maximum working voltage of (>30 and ≤1 000)

V AC (rms) or (>60 and ≤1 500) V DC, respectively
3.22
wireless power transfer
WPT

transfer of electrical energy from a power source to an electrical load without galvanic connection

3.23
WPT system
system comprising all necessary components for WPT (3.22) and control
4 System structure

To establish a general baseline for the requirements defined in this document, in IEC 61980-2 and in

IEC 61980-3, the MF-WPT system is structured into functional entities. Figure 1 shows this structure of

functional entities in an exemplary architecture.
NOTE Figure 1 is not meant to give an indication on hardware packaging.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 19363:2020(E)
Key
1 MF-WPT system
11 primary device 21 secondary device
12 supply power electronics 22 EV power electronics
13 supply power circuit 23 EV power circuit

14 supply equipment communication controller (SECC) 24 EV communication controller (EVCC)

15 supply device P2PS controller 25 EV device P2PS controller
16 supply device 26 EV device
100 supply network 200 RESS
NOTE The functional elements 14, 15, 24, and 25 are addressed in IEC 61980-2.
Wireless power flow.
Wireless P2PS interface.
Wireless communication interface.
Figure 1 — Example of system structure
5 Requirements regarding environmental conditions

Components of the EV device installed at the underbody of the EV shall have IP degree IP6K7 and

IP6K9K according to ISO 20653.

The environmental requirements applicable to a particular EV device shall be identified and agreed

between the vehicle manufacturer and the supplier. The EV device shall withstand and retain its

degree of protection under the typical mechanical loads and stresses the EV device is subjected to in its

intended mounting position.

NOTE ISO 16750 (all parts) and ISO 21498 (all parts) contain information for guidance.

6 Classification

This document specifies requirements that address the following aspects of MF-WPT systems:

— system safety (Clause 10),
— system performance (Clause 7), and
— interoperability.
© ISO 2020 – All rights reserved 5
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ISO 19363:2020(E)

Requirements regarding system safety and system performance are relevant and applicable for safe

operation of any MF-WPT system (including dedicated single-supplier solutions) while still assuring

some base level of performance.

The interoperability requirements supplement the safety and performance requirements in order to

allow for interoperability of a supply device and an EV device provided by independent suppliers.

Two compatibility classes have been specified to accommodate these design considerations:

— Compatibility class A: EV devices of this class are intended for interoperable application and are

required to meet a set of safety and performance requirements. Cross-supplier interoperability is

tested with the normative reference supply power circuits as specified in this document.

— Compatibility class B: EV devices of this class are not intended for interoperable application but still

are required to meet the set of safety requirements; performance requirements may be different

than those of compatibility class A. EV devices of this class are tested with supplier-specified supply

power circuits.
7 MF-WPT power transfer requirements
7.1 General

Unless otherwise specified the requirements in Clause 7 refer to EVPCs of both compatibility classes.

Conformance to the requirements in 7.2 to 7.6 is tested according to 7.7, whereas EVPCs of compatibility

class A are tested with the normative reference supply power circuits described in Annexes A and B,

and EVPCs of compatibility class B are tested with supplier specific supply power circuits.

The supplier shall specify the rated conditions of an EVPC according to Table 1.
Table 1 — EPVC rated conditions
Specifications of EVPC Compatibility class A Compatibility class B
Frequency range Operation within 79 – 90 kHz
Secondary device ground EVPC specific within
EVPC specific
clearance range 100 mm – 250 mm
x-direction ±75 mm EVPC specific
Alignment
tolerance area
y-direction ±100 mm EVPC specific
Centre alignment point(s) EVPC specific
EVPC specific within voltage classes A and B according
Output voltage range
to ISO 6469-3.
Rated output power EVPC specific up to 11,1 kW EVPC specific

NOTE 1 Typically, the output voltage range of the EVPC is aligned with the voltage range of the RESS.

NOTE 2 7.3 gives additional information for the determination of centre alignment point(s).

7.2 Frequency

MF-WPT for EVs is allowed to operate in the frequency range of 79 - 90 kHz. The operating frequency

during power transfer is set by the supply device based on negotiations with the EV device.

7.3 Geometrical operating space

An EVPC shall meet the requirements of 7.4 and 7.5 within its geometrical operating space defined by

its secondary device ground clearance range and the alignment tolerance area according to Table 2.

6 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 19363:2020(E)

EVPCs of compatibility class B may have a specific alignment tolerance area that deviates from the

values in Table 2.
Table 2 — Alignment tolerance area
Axis Alignment tolerance area
[mm]
x ±75
y ±100

In case of MF-WPT between a primary device and a secondary device of different topologies, several

centre alignment points can exist. Examples are shown in Figure 2.
Key
1 centre alignment point of the EVPC
2 alignment tolerance area
3 direction of travel
Figure 2 — Example for centre alignment points between different coil topologies

The centre alignment points of supply power circuits are determined according to IEC 61980-3.

The centre alignment point(s) of the EVPC shall be specified with respect to the centre alignment points

provided by the supply power circuit.

The requirements in this document apply to all centre alignment points specified for an EVPC.

The vehicle manufacturer may specify only one centre alignment point for alignment with a primary

device of a different topology.

NOTE The selection of a single point can be due to a variety of reasons, for example the influence of the EV

on the distribution of the magnetic field or the position of the EV within a parking spot.

7.4 Requirements for output power

An EVPC shall be able to deliver power up to its rated output power when operated with a supply power

circuit.

An EVPC shall support the maximum ramp up rate of the supply power circuit. The maximum ramp up

rate of supply circuits for EVPCs of compatibility class A is specified in IEC 61980-3.

© ISO 2020 – All rights reserved 7
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ISO 19363:2020(E)
7.5 Requirements for power transfer efficiency

Power transfer efficiency is the ratio of the output power of the EVPC (output of block #23 in Figure 1)

divided by the input power of the supply power circuit (input to block #13 in Figure 1).

An EVPC shall support the minimum power transfer efficiency according to Table 3 when operated at

rated output power with a supply power circuit.

An EVPC should support the minimum power transfer efficiency according to Table 3 when operated

at power levels below the rated output power. Typical local supply network connections should be

considered.
Table 3 — Minimum power transfer efficiency
Alignment Minimum power transfer efficiency
Centre alignment point 85 %
Within alignment tolerance area 80 %
7.6 Requirements for output voltage
7.6.1 Performance requirements at different output voltage levels

An EVPC shall meet the requirements of 7.4 and 7.5 within its geometrical operating space according to

7.3 throughout its specific voltage range when operated with a supply power circuit.

7.6.2 Voltage ripple and voltage overshoot

The DC output voltage overshoot, the peak voltage and the voltage ripple amplitude of an EVPC shall be

agreed between the vehicle manufacturer and supplier, taking into account the implication on the RESS

and other on-board components.

NOTE A typical value for DC output voltage overshoot is ±1 %/ms, a typical value for the peak voltage is

10 % of the nominal DC output voltage and a typical value of the DC output voltage ripple amplitude is ±8 V.

7.7 MF-WPT power transfer test procedure
7.7.1 General

This subclause describes the test setup and procedure to be applied for conformance testing of the

requirements specified in 7.2 to 7.6.
7.7.2 Test setup
7.7.2.1 Apparatus
7.7.2.1.1 General

MF-WPT is influenced by the materials in the close surroundings, especially by the material structure

of the EV. Reliable testing results can only be achieved, when influencing materials of the EV are

adequately represented in the test setup. This can either be accomplished by testing on vehicle level or

by including relevant parts of the vehicle when testin
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19363
Première édition
2020-04
Véhicules routiers électriques —
Transmission d’énergie sans fil par
champ magnétique — Exigences de
sécurité et d'interopérabilité
Electrically propelled road vehicles — Magnetic field wireless power
transfer — Safety and interoperability requirements
Numéro de référence
ISO 19363:2020(F)
ISO 2020
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ISO 19363:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020

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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 19363:2020(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Structure du système ....................................................................................................................................................................................... 4

5 Exigences concernant les conditions environnementales ........................................................................................ 5

6 Classification ............................................................................................................................................................................................................ 5

7 Exigences concernant la transmission d'énergie MF-WPT ....................................................................................... 6

7.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 6

7.2 Fréquence .................................................................................................................................................................................................... 7

7.3 Espace géométrique de fonctionnement .......................................................................................................................... 7

7.4 Exigences relatives à la puissance de sortie .................................................................................................................. 8

7.5 Exigences relatives à l'efficacité de la transmission d'énergie ...................................................................... 8

7.6 Exigences relatives à la tension de sortie......................................................................................................................... 8

7.6.1 Exigences de performance à différents niveaux de tension de sortie ................................ 8

7.6.2 Ondulation de tension et dépassement de tension ............................................................................ 8

7.7 Procédure d'essai pour la transmission d'énergie MF-WPT ........................................................................... 9

7.7.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 9

7.7.2 Montage d'essai ................................................................................................................................................................ 9

7.7.3 Procédure d'essai .........................................................................................................................................................11

8 Exigences de communication et activités de MF-WPT ................................................................................................14

9 Exigences en termes de CEM .................................................................................................................................................................15

10 Exigences de sécurité ....................................................................................................................................................................................15

10.1 Protection en cas de transmission d'énergie inopinée ......................................................................................15

10.2 Protection contre les chocs électriques ..........................................................................................................................15

10.2.1 Généralités .........................................................................................................................................................................15

10.2.2 Coordination de l’isolement ................................................................................................................................16

10.3 Protection contre les risques thermiques ....................................................................................................................16

10.3.1 Généralités .........................................................................................................................................................................16

10.3.2 Protection contre les surcharges et protection contre les court-circuits ....................16

10.4 Protection des individus contre les effets électromagnétiques .................................................................16

10.4.1 Généralités .........................................................................................................................................................................16

10.4.2 Zones de protection ....................................................................................................................................................16

10.4.3 Exigences pour la protection des individus contre l'exposition aux champs

électromagnétiques dangereux ........................................................................................................................17

10.4.4 Exigences de protection de la fonctionnalité des AIMD ..............................................................17

10.5 Protection contre les surchauffes ........................................................................................................................................18

11 Manuel du propriétaire et marquage ..........................................................................................................................................18

11.1 Manuel du propriétaire ................................................................................................................................................................18

11.2 Marquage ..................................................................................................................................................................................................18

Annexe A (normative) Circuit d'alimentation de référence pour les EVPC présentant

une puissance de sortie nominale ≤ 3,7 kW .........................................................................................................................19

Annexe B (normative) Circuit d'alimentation de référence pour les EVPC présentant

une puissance de sortie nominale ≤ 11,1 kW ......................................................................................................................24

Annexe C (informative) Exemple de mise en œuvre différente d'un circuit d'alimentation ...................28

Annexe D (informative) Démonstration de conformité de la protection des individus contre

les effets électromagnétiques ..............................................................................................................................................................33

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ISO 19363:2020(F)

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................41

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ISO 19363:2020(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, SC 37, Véhicules

électriques.

Cette première édition annule et remplace l'édition ISO/PAS 19363:2017, qui a fait l’objet d’une révision

technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

— suppression des classes MF-WPT et des classes z;
— introduction de classes de compatibilité;

— modification des dispositifs de référence par rapport aux dispositifs non embarqués et mise à jour

de la description;
— suppression d'exigences de communication et fonctionnelles.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO 19363:2020(F)
Introduction

Le présent document spécifie l'usage de la technologie de transmission d'énergie sans fil pour charger

électriquement des véhicules routiers développés selon l'ISO/PAS 19363.
Statut du développement technologique:

Le présent document spécifie les exigences pour les composants embarqués de systèmes de transmission

d'énergie sans fil. Il fournit des indications sur la sécurité et la performance et traite également

de l'interopérabilité entre les composants non embarqués de différents fabricants, notamment le

soutien du développement d'infrastructure publique de charge sans fil. Même si la technologie en

soi est bien connue, la mise en œuvre dans un véhicule est nouvelle et nécessite de répondre à des

exigences très spécifiques de l'industrie automobile. Le présent document repose sur une expérience

limitée de développement et de production en série. Les développements de produits actuels et futurs

confirmeront (et réfuteront) en continu l'applicabilité du présent document afin d'améliorer encore les

contenus, notamment en ce qui concerne l'interopérabilité entre des systèmes provenant de différents

fabricants.
Coopération au cours du développement du document:

Le présent document a été développé en étroite coopération avec l'IEC/TC 69 WG7, qui établit la

série IEC 61980. La série IEC 61980 couvre les exigences des composants non embarqués en lien avec

l'application de composants embarqués suivant le présent document. Par ailleurs, la SAE J2954 normalise

les systèmes de transfert d'énergie sans fil aux États-Unis d'Amérique. Les groupes ont échangé en

permanence au cours du développement du document. Bien qu'il n'existe pas d'harmonisation complète

à ce stade, plusieurs contenus sont comparables.
vi © ISO 2020 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 19363:2020(F)
Véhicules routiers électriques — Transmission d’énergie
sans fil par champ magnétique — Exigences de sécurité et
d'interopérabilité
1 Domaine d’application

Le présent document définit les exigences et le fonctionnement des équipements à bord des véhicules

permettant la transmission d'énergie sans fil par champ magnétique (MF-WPT) pour la charge de

batteries de traction de véhicules électriques. Il est destiné à être utilisé pour les voitures particulières

et les véhicules utilitaires légers.
Le présent document traite des aspects suivants relatifs à un dispositif VE:
— exigences de sécurité;
— énergie transférée et efficacité du transfert d'énergie;
— garde au sol du dispositif VE;

— fonctionnalité avec des systèmes non embarqués associés dans différentes conditions et

indépendamment du constructeur;
— procédures d'essai.

Les dispositifs VE répondant aux exigences indiquées dans le présent document sont destinés à

fonctionner avec des dispositifs d'alimentation conformes aux exigences liées au MF-WPT spécifiées

dans la série IEC 61980.

NOTE 1 La charge d'un véhicule en déplacement n'est pas prise en compte dans cette édition.

NOTE 2 Le transfert d'énergie bidirectionnel n'est pas pris en compte dans cette édition.

2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 6469-3:2018, Véhicules routiers électriques — Spécifications de sécurité — Partie 3: Sécurité électrique

ISO 20653, Véhicules routiers — Degrés de protection (codes IP) — Protection des équipements électriques

contre les corps étrangers, l'eau et les contacts

IEC/TS 61980-2, Systèmes de transfert de puissance sans fil (WPT) pour véhicules électriques — Partie 2:

exigences particulières pour la communication entre véhicules routiers électriques (VE) et infrastructure

par rapport aux systèmes de transfert d’énergie sans fil (WPT)

IEC/TS 61980-3, Systèmes de transfert de puissance sans fil (WPT) pour véhicules électriques— Partie 3:

exigences spécifiques relatives aux systèmes de transfert de puissance en présence de champs magnétiques

ICNIRP 2010, Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz — 100 kHz)

CISPR 11, Appareils industriels, scientifiques et médicaux — Caractéristiques de perturbations

radioélectriques — Limites et méthodes de mesure
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ISO 19363:2020(F)

IEC 60664 (toutes les parties), Coordination de l’isolement des matériels dans les réseaux d'énergie

électrique à basse tension
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
alignement

position relative dans les directions x et y du dispositif secondaire (3.15) par rapport au dispositif

primaire (3.9) pour une garde au sol de dispositif secondaire (3.16) donnée
Note 1 à l'article: Le système de coordonnées est conforme à l'ISO 4130.
3.2
zone de tolérance d'alignement

zone opérationnelle prévue de WPT (3.22) dans les directions x et y pour une garde au sol de dispositif

secondaire (3.16) donnée
3.3
point d'alignement central
centre géométrique de la zone de tolérance d'alignement (3.2)

Note 1 à l'article: La position du point d'alimentation central d'un système MF-WPT (3.8) dépend des points

d'alignement centraux spécifiques du dispositif primaire (3.9) et du dispositif secondaire (3.15).

3.4
véhicule à propulsion électrique

véhicule comportant un ou plusieurs moteur(s) électrique(s) pour assurer la propulsion du véhicule

[SOURCE: ISO 6469-3:2018, 3.15, modifiée — L'abréviation «VE» a été ajoutée.]
3.5
dispositif VE
ensemble embarqué de composants du système WPT (3.23)
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.6
circuit de puissance VE
EVPC

ensemble embarqué de composants comprenant le dispositif secondaire (3.15) et l'électronique de

puissance VE (3.7) ainsi que les connexions électriques et raccords mécaniques
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.7
électronique de puissance VE

composant embarqué convertissant la puissance et la fréquence du dispositif secondaire (3.15) en une

sortie de puissance CC de l'EVPC (3.6)
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 19363:2020(F)
3.8
système WPT par champ magnétique
système MF-WPT
système WPT (3.23) utilisant un champ magnétique
3.9
dispositif primaire

composant non embarqué générant et formant le champ magnétique pour un WPT (3.22)

Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.10
zone de protection

volume dans et autour du véhicule présentant des caractéristiques uniformes quant aux effets

d'exposition à des champs électromagnétiques
3.11
puissance de sortie nominale

puissance maximale de l'EVPC (3.6) devant être produite régulièrement au cours d'un cycle de charge

3.12
système de stockage de l'énergie rechargeable
RESS

système rechargeable qui stocke de l'énergie pour la fourniture d'énergie électrique au moteur

électrique
EXEMPLE Batterie, condensateur, volant d'inertie.
[SOURCE: ISO 6469-1:2019, 3.22]
3.13
EVPC de référence
EVPC (3.6) utilisé à des fins d'essais
3.14
circuit d'alimentation de référence
circuit d'alimentation (3.19) utilisé à des fins d'essais
3.15
dispositif secondaire
composant embarqué capturant le champ magnétique
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.16
garde au sol du dispositif secondaire

distance verticale entre la surface au sol et le point le plus bas du dispositif secondaire (3.15), y compris

le coffret

Note 1 à l'article: La surface inférieure ne doit pas être obligatoirement plane ou parallèle à la surface du sol.

3.17
régime établi

état d'un système dans lequel toutes les variables d'état et de sortie restent constantes dans le temps

tandis que toutes les variables d'entrée sont constantes
[SOURCE: IEC 60050-351:2006, 351-24-09]
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ISO 19363:2020(F)
3.18
dispositif d'alimentation
ensemble non embarqué de composants du système WPT (3.23)
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.19
circuit d'alimentation

ensemble non embarqué de composants comprenant le dispositif primaire (3.9) et l'électronique

d'alimentation électrique (3.20) ainsi que les connexions électriques et raccords mécaniques

Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.20
électronique d'alimentation électrique

composant non embarqué convertissant la puissance et la fréquence d'un réseau d'alimentation en

puissance et fréquence requises par le dispositif primaire (3.9)
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.21
classe de tension B

classification d'un composant ou circuit électrique présentant une tension maximale de service de (> 30

et ≤ 1 000) V CA (rms) ou (> 60 et ≤ 1 500) V CC, respectivement
3.22
transmission d'énergie sans fil
WPT

transfert d'énergie électrique à partir d'une source de puissance vers une charge électrique sans

couplage galvanique
3.23
système WPT

système comprenant tous les composants nécessaires pour le WPT (3.22) et le contrôle

4 Structure du système

Pour établir une base générale de référence pour les exigences définies dans le présent document, le

système MF-WPT est structuré en entités fonctionnelles dans l'IEC/TS 61980-2 et l'IEC/TS 61980-3.

La Figure 1 présente cette structure d'entités fonctionnelles dans une architecture fournie à titre

d'exemple.

NOTE La Figure 1 n'a pas pour objet de donner une indication sur le conditionnement du matériel.

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ISO 19363:2020(F)
Légende
1 système MF-WPT
11 dispositif primaire 21 dispositif secondaire
12 électronique d'alimentation électrique 22 électronique de puissance VE
13 circuit d'alimentation 23 circuit de puissance VE

14 contrôleur de communication de l’équipement 24 contrôleur de communication VE (EVCC)

d’alimentation (SECC)

15 contrôleur P2PS du dispositif d'alimentation 25 contrôleur P2PS du dispositif VE

16 dispositif d'alimentation 26 dispositif VE
100 réseau d'alimentation 200 RESS

NOTE Les éléments fonctionnels 14, 15, 24 et 25 sont traités dans l'IEC/TS 61980-2.

Circulation d'énergie sans fil.
Interface P2PS sans fil.
Interface de communication sans fil.
Figure 1 — Exemple de structure de système
5 Exigences concernant les conditions environnementales

Les composants du dispositif VE installés au niveau de la carrosserie du VE doivent présenter des

degrés IP IP6K7 et IP6K9K conformément à l'ISO 20653.

Les exigences environnementales applicables à un dispositif VE donné doivent être identifiées et

convenues entre le constructeur du véhicule et le fournisseur. Le dispositif VE doit supporter et

conserver son degré de protection en présence des charges et contraintes mécaniques types et le

dispositif VE est soumis à sa position de montage prévue.

NOTE L'ISO 16750 (toutes les parties) et l'ISO 21498 (toutes les parties) contiennent des informations à titre

indicatif.
6 Classification

Le présent document spécifie les exigences relatives aux aspects suivants des systèmes MF-WPT:

— sécurité du système (Clause 10),
— performance du système (Clause 7), et
— interopérabilité.
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ISO 19363:2020(F)

Les exigences relatives à la sécurité du système et à la performance du système sont pertinentes et

applicables pour assurer un fonctionnement en toute sécurité des systèmes MF-WPT (y compris les

solutions dédiées à fournisseur unique) tout en garantissant un niveau minimal de performance.

Les exigences d'interopérabilité viennent compléter les exigences de sécurité et de performance dans le

but de permettre l'interopérabilité entre un dispositif d'alimentation et un dispositif VE fourni par des

fournisseurs indépendant.

Deux classes de compatibilité ont été spécifiées pour répondre à ces impératifs de conception:

— Classe de compatibilité A: Les dispositifs VE appartenant à cette classe sont destinés à des applications

interopérables et doivent répondre à un ensemble d'exigences de sécurité et de performance.

L'interopérabilité entre fournisseurs est soumise à essai avec les circuits d'alimentation de référence

normalisés tels que spécifiés dans le présent document.

— Classe de compatibilité B: Les dispositifs VE appartenant à cette classe ne sont pas destinés à des

applications interopérables, mais doivent cependant satisfaire à l'ensemble des exigences de sécurité;

les exigences de performance peuvent être différentes de celles de la classe de compatibilité A. Les

dispositifs VE de cette classe sont soumis à essai avec des circuits d'alimentation spécifiés par le

fournisseur.
7 Exigences concernant la transmission d'énergie MF-WPT
7.1 Généralités

Sauf indication contraire, les exigences de la Clause 7 se réfèrent aux EVPC des deux classes de

compatibilité.

La conformité aux exigences indiquées de 7.2 à 7.6 est soumise à essai telle que spécifiée en 7.7, tandis

que les EVPC de la classe de compatibilité A sont soumis à essai avec les circuits d'alimentation de

référence normalisés décrits dans les Annexes A et B, et les EVPC de la classe de compatibilité B sont

soumis à essai avec des circuits d'alimentation spécifiques au fournisseur.

Le fournisseur doit spécifier les conditions nominales d'un EVPC selon ce qui est indiqué dans le

Tableau 1.
Tableau 1 — Conditions nominales d'un EPVC
Spécifications d'un EVPC Classe de compatibilité A Classe de compatibilité B
Gamme de fréquences Fonctionnement entre 79 et 90 kHz
Plage de la garde au sol du Spécifique à l'EVPC entre
Spécifique à l'EVPC
dispositif secondaire 100 mm et 250 mm
direction x ±75 mm Spécifique à l'EVPC
Zone de tolérance
d'alignement
direction y ±100 mm Spécifique à l'EVPC
Points d'alignement centraux Spécifique à l'EVPC
Spécifique à l'EVPC dans les classes de tension A et B selon
Plage de tensions de sortie
l'ISO 6469-3.

Puissance de sortie nominale Spécifique à l'EVPC jusqu'à 11,1 kW Spécifique à l'EVPC

NOTE 1 En règle générale, la plage de tensions de sortie de l'EVPC est alignée avec la plage de tensions du RESS.

NOTE 2 Le paragraphe 7.3 contient des informations supplémentaires sur la détermination des points

d'alignement centraux.
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ISO 19363:2020(F)
7.2 Fréquence

Un MF-WPT destiné à des VE peut fonctionner dans la gamme de fréquences de 79 à 90 kHz. La fréquence

de fonctionnement pendant la transmission d'énergie est déterminée par le dispositif d'alimentation en

fonction des négociations avec le dispositif VE.
7.3 Espace géométrique de fonctionnement

Un EVPC doit répondre aux exigences indiquées en 7.4 et 7.5 au sein de son espace géométrique de

fonctionnement défini par la plage de garde au sol de son dispositif secondaire et la zone de tolérance

d'alignement conformément au Tableau 2.

Les EVPC de la classe de compatibilité B peuvent avoir une zone de tolérance d'alignement spécifique

déviant des valeurs indiquées dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Zone de tolérance d'alignement
Axe Zone de tolérance d'alignement
[mm]
x ±75
y ±100

En cas de MF-WPT entre un dispositif primaire et un dispositif secondaire de types différents, plusieurs

points centraux d'alignement peuvent exister. Des exemples sont représentés à la Figure 2.

Légende
1 point d'alignement central de l'EVPC
2 zone de tolérance d'alignement
3 sens de translation

Figure 2 — Exemple de points centraux d'alignement entre des types de bobine différents

Les points d'alignement centraux de circuits d'alimentation sont déterminés selon l'IEC/TS 61980-3.

Les points d'alignement centraux de l'EVPC doivent être spécifiés par rapport aux points d'alignement

centraux fournis par le circuit d'alimentation.

Les exigences indiquées dans le présent document s'appliquent à tous les points d'alignement centraux

spécifiés pour un EVPC.
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ISO 19363:2020(F)

Le constructeur du véhicule ne peut spécifier qu'un seul point d'alignement central aux fins d'alignement

avec un dispositif primaire de type différent.

NOTE La sélection d'un point unique peut résulter de différentes raisons, par exemple l'influence de le VE

sur la distribution du champ magnétique ou la position du VE sur une place de stationnement.

7.4 Exigences relatives à la puissance de sortie
Un EVPC doit être capable de fourn
...

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