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文檔簡(jiǎn)介

T/CPSS1001—2021

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)技術(shù)要求

1范圍

本文件規(guī)定了電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)的構(gòu)成、主要性能、互操作性、通信及安全要求。

本文件適用于基于磁耦合技術(shù)、地面端發(fā)射線圈采用分段導(dǎo)軌的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)(以下

簡(jiǎn)稱:系統(tǒng))。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T156—2017標(biāo)準(zhǔn)電壓

GB/T2423.3—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab:恒定濕熱試驗(yàn)

GB/T2423.4—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Db交變濕熱(12h+12

h循環(huán))

GB/T2423.3—2016環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab:恒定濕熱試驗(yàn)

GB/T4208—2017外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)

GB/T12113—2003接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流的測(cè)量方法

GB/T14048.2—2008低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分:斷路器

GB/T14048.3—2008低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第3部分:開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)以及熔斷器

組合電器

GB/T14048.4—2010低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第4-1部分:接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器機(jī)電式接

觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器)

GB/T16895.3低壓電氣裝置第5-54部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置和保護(hù)導(dǎo)體

GB/T16895.21—2011低壓電氣裝置第4-41部分:安全防護(hù)電擊防護(hù)

GB/T16917.1—2014家用和類似用途的帶過電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器(RCBO)第1部分:

一般規(guī)則

GB/T17627.1—1998低壓電氣設(shè)備的高電壓試驗(yàn)技術(shù)第一部分:定義和試驗(yàn)要求

GB/T38775.1—2020電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)第1部分:通用要求

GB/T38775.2—2020電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)第2部分:車載充電機(jī)與充電設(shè)備之間的通信協(xié)議

GB/T38775.3—2020電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)第3部分:特殊要求

GB/T38775.4—2020電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)第4部分:電磁環(huán)境限值與測(cè)試方法

GB/T12113—2003接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流的測(cè)量方法

GB/T16927.1—2011高電壓試驗(yàn)技術(shù)第1部分:一般定義及試驗(yàn)要求

IEC60364-7-722—2015低壓電氣裝置第7-722部分:特殊安裝或場(chǎng)所要求電動(dòng)車輛的供應(yīng)

SAEJ29542020WirelessPowerTransferforLight-DutyPlug-In/ElectricVehiclesandAlignment

Methodology

1

T/CPSS1001—2021

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T38775—2020系列標(biāo)準(zhǔn)界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

磁耦合Magneticcoupling

指兩個(gè)線圈通過磁場(chǎng)感應(yīng)互感耦合。

3.2

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電Electricvehicledynamicwirelesspowertransfer

在電動(dòng)汽車行駛的過程中,借助高頻磁場(chǎng),以非接觸的形式向電動(dòng)汽車蓄電池充電。

3.3

電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌powerprimarycoilarray

由分段的電能發(fā)射線圈連續(xù)敷設(shè)在道路上形成的電能發(fā)射導(dǎo)軌。

3.4

電能接收線圈powersecondarycoil

安裝于車輛底盤,以感應(yīng)高頻磁場(chǎng)接收電能的線圈。

3.5

動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備Dynamicwirelesspowertransferoff-boardsupplyequipment

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)地面?zhèn)仍O(shè)備的統(tǒng)稱。

注:安裝在地面端的電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌、諧振補(bǔ)償電路、電能變換電路以及控制保護(hù)電路等。

3.6

動(dòng)態(tài)無(wú)線充電車載設(shè)備Dynamicwirelesspowertransferon-boardsupplyequipment

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電車載側(cè)設(shè)備的統(tǒng)稱。

注:安裝在電動(dòng)汽車上的電能接收線圈、諧波補(bǔ)償電路、電能變換電路以及控制保護(hù)電路等。

3.7

額定輸入功率ratedinputpower

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)最大輸入功率。

3.8

傳輸距離powertransferdistance

地面端發(fā)射線圈導(dǎo)軌與車載端接收線圈間的垂直距離。

3.9

通信中斷communicationoutage

在某一固定時(shí)間內(nèi),地面設(shè)備未接收到車載設(shè)備的數(shù)據(jù)或車載設(shè)備未收到地面設(shè)備數(shù)據(jù),則認(rèn)為地

面設(shè)備與車載設(shè)備通信中斷。

3.10

平均效率averageefficiency

平均效率為單位時(shí)間內(nèi)提供給負(fù)載的能量除以系統(tǒng)消耗的總能量,即在單位時(shí)間內(nèi)輸出功率積分

與輸入功率積分的商。

4符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)

下列符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)適用于本文件。

AC:交流(AlternatingCurrent)

2

T/CPSS1001—2021

DC:直流(DirectCurrent)

EV:電動(dòng)汽車(ElectricVehicle)

EMI:電磁干擾(ElectromagneticInterference)

EMC:電磁兼容(ElectromagneticCompatibility)

EMF:電磁輻射(ElectromagneticFields)

RCD:剩余電流保護(hù)器(ResidualCurrentDevice)

5電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)構(gòu)成

5.1一般要求

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)的一般要求包括:

a)地面端供電設(shè)備的電壓等級(jí)應(yīng)符合GB/T156—2017規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)稱電壓。其中,交流電頻率

50Hz±1Hz,對(duì)于特殊用途的交流電可以使用其他頻率。

b)車載端電能接收線圈與地面端電能發(fā)射線圈具有良好的耦合性,從而確保電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線

充電系統(tǒng)的運(yùn)行。

c)電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)的地面設(shè)備,應(yīng)保證在正常使用時(shí)性能穩(wěn)定,并能最大程度地保證

對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)使用者以及周邊環(huán)境安全。

d)電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)車載設(shè)備(含電能接收線圈、諧振補(bǔ)償電路以及電能變換電路等)

應(yīng)兼容GB/T38775—2020系列標(biāo)準(zhǔn)。

5.2系統(tǒng)構(gòu)成

圖1給出了電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)原理示意圖。

電動(dòng)汽車

能量變換

電機(jī)電池組

及控制原邊

電能

接收線圈網(wǎng)

變換

高頻磁場(chǎng)地面

......

切換控制切換控制切換控制切換控制切換控制切換控制

......

高頻逆變高頻逆變高頻逆變高頻逆變高頻逆變高頻逆變

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)裝置主要包括以下設(shè)備類型:

a)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備:

1)電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌:為減小導(dǎo)軌線圈的靜態(tài)損耗及其對(duì)外界的輻射影響,電能發(fā)射端應(yīng)采

用分段導(dǎo)軌線圈的結(jié)構(gòu)形式(見圖2),發(fā)射線圈宜采用地埋安裝,抗壓等級(jí)應(yīng)不低于10

Mpa;

3

T/CPSS1001—2021

電能接收線圈

電能發(fā)射

線圈1分段導(dǎo)軌線圈2線圈3線圈4

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌示意圖

2)電能發(fā)射線圈諧振補(bǔ)償電路:用于補(bǔ)償電能發(fā)射線圈,使得發(fā)射線圈工作在諧振狀態(tài);

3)電能變換環(huán)節(jié):包括AC/DC和DC/AC電能變換器,分別用于將電網(wǎng)側(cè)交流電整流成直流

電和將直流電逆變成高頻交流電;

4)電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌切換電路:當(dāng)電動(dòng)汽車經(jīng)過指定充電區(qū)域時(shí),僅在電動(dòng)汽車下方的導(dǎo)軌

段打開,進(jìn)入傳能狀態(tài),而其它未處于電動(dòng)汽車下方的導(dǎo)軌段關(guān)閉,以減小能量損耗與EMI

干擾。電動(dòng)汽車所在導(dǎo)軌段對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌控制器用于檢測(cè)車載端位置,并通過通信總線將該

信息傳輸至系統(tǒng)總控制器,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌的切換,導(dǎo)軌切換時(shí)間應(yīng)小于2ms。

b)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電車載設(shè)備:

1)電能接收線圈:安裝具體位置及尺寸應(yīng)根據(jù)不同車型設(shè)計(jì)。接收線圈與車體接觸側(cè)應(yīng)設(shè)置

有屏蔽層,屏蔽線圈周圍的磁場(chǎng)對(duì)車體內(nèi)的輻射;

2)電能接收線圈諧振補(bǔ)償電路:用于補(bǔ)償電能接收線圈,使接收線圈工作在諧振狀態(tài);

3)電能變換環(huán)節(jié):包括AC/DC和DC/DC電能變換器,分別用于將接收到的高頻交流電整流

成直流電和對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制。車載端應(yīng)能實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)際輸入功率與預(yù)期輸入功率

的差異,且在異常情況下能自動(dòng)停止功率傳輸。

c)輔助系統(tǒng):

1)通信系統(tǒng):電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)正式工作之前,地面端應(yīng)先與車載端建立通信連接

(握手連接),再完成參數(shù)信息交互之后,開啟充電;

2)位置檢測(cè)系統(tǒng):通過聲、光傳感器或借助電路參數(shù)檢測(cè)電動(dòng)汽車在電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌上的

實(shí)時(shí)位置;

3)地面端電路控制保護(hù)系統(tǒng):具備輸入輸出過壓、欠壓以及發(fā)射線圈過溫保護(hù);

4)車載端電路控制保護(hù)系統(tǒng):具備輸入輸出過壓、欠壓以及接收線圈過溫保護(hù);

5)異物檢測(cè)系統(tǒng):具備金屬、生物體等異物檢測(cè)及保護(hù)。

5.3標(biāo)識(shí)

系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置銘牌,標(biāo)明以下信息:

a)系統(tǒng)名稱、尺寸、型號(hào);

b)系統(tǒng)編號(hào);

d)制造單位名稱;

e)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備額定輸入電壓(交流AC或直流DC)、輸入電流、輸出最大功率;

f)動(dòng)態(tài)無(wú)線充電車載設(shè)備額定輸出電壓及電流。

4

T/CPSS1001—2021

6主要性能要求

6.1電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)額定輸入功率

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)額定輸入功率視不同車輛類型及規(guī)格設(shè)定,其中電動(dòng)乘用車額定輸入

功率3.7~22kW,電動(dòng)貨車22~60kW,電動(dòng)客車60~120kW。不同車型在額定工況下的額定輸入功率

要求如表1所示。

表1不同車型在額定工況下的額定輸入功率要求

額度輸入功率

電動(dòng)車輛類型

kW

電動(dòng)客車60<P≤120

電動(dòng)貨車22<P≤60

電動(dòng)乘用車3.7<P≤22

6.2系統(tǒng)效率

不同車型電動(dòng)汽車在額定工況及線圈正對(duì)位置條件下,動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)平均效率應(yīng)符合表2的規(guī)

定。

表2不同車型電動(dòng)汽車在額定工況下的動(dòng)態(tài)無(wú)線充電效率

系統(tǒng)效率(額定功率運(yùn)行)

電動(dòng)車輛類型

(%)

電動(dòng)客車≥85%

電動(dòng)貨車≥85%

電動(dòng)乘用車≥85%

6.3傳輸距離

為滿足功率傳輸要求,不同車型下電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)的傳輸距離(電能發(fā)射線圈導(dǎo)軌與電

能接收線圈間的垂直距離,見圖3)應(yīng)符合表3的規(guī)定。

表3不同車型電動(dòng)汽車在滿足功率傳輸要求下的傳輸距離

傳輸距離

電動(dòng)車輛類型

mm

電動(dòng)客車140~300

電動(dòng)貨車140~300

電動(dòng)乘用車100~150

注:系統(tǒng)有效電能傳輸距離應(yīng)在額定工況下進(jìn)行測(cè)量,在規(guī)定的功率輸出與效率條件下,由發(fā)射端線圈平面至拾取

端線圈平面的垂直距離。

5

T/CPSS1001—2021

車載端電能接收線圈與地面端電能發(fā)射線圈間傳輸距離示意圖

6.4電動(dòng)汽車行駛速度

在額定工況下,即在滿足動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)額定功率輸出與整體效率規(guī)定條件下,不同車型電動(dòng)汽

車的行駛速度要求應(yīng)符合表4的規(guī)定。

表4額定工況下車輛行駛速度要求

最高行駛速度要求

電動(dòng)車輛類型

km/h

電動(dòng)客車120

電動(dòng)貨車120

電動(dòng)乘用車120

6.5側(cè)向偏移容忍度

不同功率等級(jí)下電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng),在滿足傳能要求下,系統(tǒng)側(cè)向偏移容忍度應(yīng)符合表5

的規(guī)定。

表5不同功率等級(jí)下車輛側(cè)向偏移容忍度

車輛側(cè)向偏移容忍度

功率等級(jí)

(%)

60~120kW≥20%

3.7~22kW≥15%

注:“滿足傳能要求”即系統(tǒng)以額定功率輸出時(shí),系統(tǒng)在側(cè)向偏移容忍度允許偏移條件下,系統(tǒng)效

率應(yīng)不低于80%。該側(cè)向偏移容忍度應(yīng)在額定工況下進(jìn)行測(cè)量,在規(guī)定的功率輸出與效率條

件下,其計(jì)算方法為:側(cè)向偏移容忍度=允許側(cè)向偏移距離/導(dǎo)軌寬度,其中允許側(cè)向偏移距

離為車輛縱向中心線與導(dǎo)軌中心線的偏移距離。

7互操作性要求

7.1一般要求

動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備和車載設(shè)備應(yīng)滿足GB/T38775.1—2020條款7.1的相關(guān)要求。

7.2功率等級(jí)

相同功率等級(jí)和不同功率等級(jí)的地面設(shè)備和車載設(shè)備之間的互操作性要求如表6所示。

6

T/CPSS1001—2021

表6不同功率等級(jí)裝置的互操作性

動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備

—電動(dòng)客車電動(dòng)貨車電動(dòng)乘用車

動(dòng)態(tài)無(wú)線充

電動(dòng)客車支持AA

電車載設(shè)備

電動(dòng)貨車A支持A

電動(dòng)乘用車AA支持

注:A表示待定,待后續(xù)版本修訂或在其它文件中制定。

7.3額定工作頻率

可互操作的地面設(shè)備和車載設(shè)備應(yīng)使用相同的額定工作頻率。

7.4諧振補(bǔ)償電路

動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備諧振補(bǔ)償電路拓?fù)鋺?yīng)與車載設(shè)備的諧振補(bǔ)償電路拓?fù)湎嗥ヅ?,不同功率?/p>

級(jí)系統(tǒng)的諧振補(bǔ)償電路應(yīng)實(shí)現(xiàn)兼容。

7.5調(diào)諧(可選)

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)的工作頻率宜調(diào)諧。

注:調(diào)諧的目的為防止系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào),當(dāng)發(fā)射線圈與接收線圈出現(xiàn)錯(cuò)位、氣隙波動(dòng)等情況,可通過頻率調(diào)諧進(jìn)行校

正。

7.6系統(tǒng)效率

互操作性需要系統(tǒng)效率在額定工作點(diǎn)上及偏移條件下不小于制造商標(biāo)定的最低限值。

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)的額定工作點(diǎn)應(yīng)滿足系統(tǒng)以額定功率輸出。

系統(tǒng)效率計(jì)算方法如式1:

T

Poutdt

η=∫0

T(1)

Pdt····················································

∫0in

式中:

Pin——系統(tǒng)輸入功率;

Pout——系統(tǒng)輸出功率;

T——單位時(shí)間。

8通信要求

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)車載端與地面端在完成握手信息交互和參數(shù)信息交互之后,才可以發(fā)

送充電指令。動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備接收到車載設(shè)備充電請(qǐng)求報(bào)文之后,開始對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電操作

(見圖4)。

7

T/CPSS1001—2021

停止充電

注銷

終止通信

停止充電

注銷恢復(fù)充電

終止通信

通信未連接通信連接待機(jī)正在充電暫停充電

握手信息交互開始充電暫停充電

通信要求結(jié)構(gòu)圖

8.1動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備與車載設(shè)備通信

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)應(yīng)具備地面設(shè)備和車載設(shè)備之間的無(wú)線通信能力,通過通信指令實(shí)現(xiàn)

無(wú)線充電過程的控制以及相關(guān)必要信息的交互,確保系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。

8.2動(dòng)態(tài)無(wú)線充電地面設(shè)備、車載設(shè)備與管理系統(tǒng)通信

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)應(yīng)具備地面設(shè)備、車載設(shè)備與無(wú)線充電管理系統(tǒng)的通信能力,通過通信

指令實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電運(yùn)行數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)必要信息的交互。

9安全要求

9.1電擊防護(hù)要求

電擊防護(hù)的一般要求包括:

——危險(xiǎn)帶電部件應(yīng)不可被接觸;

——單一故障條件下應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)電擊保護(hù)措施;

——對(duì)于固定安裝的電動(dòng)汽車地面設(shè)備,其要求詳見IEC60364-7-722—2015;

——對(duì)于可以同時(shí)使用的連接點(diǎn),每個(gè)連接點(diǎn)應(yīng)使用獨(dú)立的保護(hù)手段(過流保護(hù)和故障電流保護(hù))。

9.2接觸電流要求

接觸電流應(yīng)在地面裝置連接至交流電網(wǎng)的情況下,按照GB/T12113—2003進(jìn)行測(cè)試,接觸電流值

不應(yīng)超過表7給出的數(shù)值。

接觸電流試驗(yàn)應(yīng)在完成濕熱交變測(cè)試Db后的一個(gè)小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行測(cè)試,其中濕熱交變測(cè)試應(yīng)按GB/T

2423.4要求進(jìn)行;或者是在完成恒定濕熱測(cè)試Ca后的一個(gè)小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行測(cè)試,其中恒定濕熱測(cè)試應(yīng)在

40±2℃、93%的相對(duì)濕度環(huán)境下進(jìn)行,測(cè)試時(shí)間為四天,應(yīng)按GB/T2423.3要求進(jìn)行測(cè)試。

表7接觸電流

分類等級(jí)I等級(jí)II

帶電電極和可接觸金屬零件之間

3.5mA0.25mA

任一交流相線和連接在一起的外部絕緣的金屬箔之間

帶電電極和不可接觸不帶電金屬零件之間

任一交流相線和通常為激活(雙層絕緣)的可接觸金屬零件(固不適用3.5mA

定)之間

8

T/CPSS1001—2021

表7接觸電流(續(xù))

分類等級(jí)I等級(jí)II

不可接觸和可接觸的不帶電金屬零件之間

不可接觸的及可接觸的固定連接在一起的金屬零件和外部絕不適用0.5mA

緣的金屬箔(附加絕緣)之間

注:帶電電極不包括系統(tǒng)工作狀態(tài)下的原邊設(shè)備中的線圈及原邊設(shè)備中線圈的接插件和連接線纜。

9.3絕緣電阻要求

用開路電壓為表8中規(guī)定電壓等級(jí)的測(cè)試儀器測(cè)量,電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)非電氣連接的各帶

電回路之間、各獨(dú)立帶電回路與地(金屬外殼)之間絕緣電阻不應(yīng)小于500?/V。

9.4絕緣強(qiáng)度要求

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)各帶電回路之間、各帶電回路與地(金屬外殼)之間,按其工作電壓應(yīng)

能承受所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)雷擊波的短時(shí)沖擊電壓試驗(yàn),沖擊耐壓試驗(yàn)電壓等級(jí)如表8所示。在地面設(shè)備、車載

設(shè)

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