IEC 61851-23-12026 p电动汽车传导充电系统 第23-1部分直流电动汽车供电设备 自动化连接装置p标准立项发展报告

电动汽车传导充电系统第23-1部分：直流电动汽车供电设备自动化连接装置标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleConductiveChargingSystem-Part23-1:DCElectricVehicleSupplyEquipment-AutomatedConnectionDevice摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，大功率直流充电技术已成为解决充电效率瓶颈、提升用户充电体验的关键路径。然而，传统直流充电过程中的人工插拔操作在高电压、大电流场景下存在显著的安全隐患与用户体验问题，自动化连接装置由此成为行业技术攻关的重要方向。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的IEC61851-23-1:2026标准展开系统分析，从标准编制背景、技术架构、关键性能指标、试验方法及产业应用等方面进行全面阐述。该标准作为IEC61851系列标准体系的重要组成部分，首次针对直流电动汽车供电设备中的自动化连接装置建立了统一的技术规范和试验要求，填补了该领域的国际标准空白。报告重点分析了标准的主要技术内容、创新性贡献及其对全球电动汽车充电产业的影响，并结合主要起草单位的技术实践，展望了自动化充电连接技术的未来发展路径。本报告旨在为充电设备制造商、充电运营商、检测认证机构及相关政策制定者提供全面的技术参考和实施指导。关键词：电动汽车传导充电系统；直流供电设备；自动化连接装置；IEC61851-23-1；国际标准；大功率充电；安全要求；试验方法Keywords:ElectricVehicleConductiveChargingSystem;DCPowerSupplyEquipment;AutomatedConnectionDevice;IEC61851-23-1;InternationalStandard;High-PowerCharging;SafetyRequirements;TestMethods1引言1.1研究背景与意义全球碳中和发展战略持续深化，电动汽车作为交通领域减排的重要载体，其保有量与渗透率正以前所未有的速度增长。在这一背景下，充电基础设施的完善程度和技术水平直接影响着电动汽车的推广效果和用户体验。尤其是直流快速充电技术，因其在缩短充电时间方面的显著优势，已成为公共充电设施建设的重点方向。然而，随着直流充电功率向350kW及以上的超充级别演进，充电过程中涉及的电压等级（最高达1000V）和电流强度（最高达600A以上）持续攀升，传统的人工插拔充电枪方式面临日益严峻的安全挑战。高压大电流条件下，人工操作不可避免地存在电弧风险、操作失误风险以及线缆重量带来的物理负担——一根大功率充电枪线缆的重量可达10-15公斤，对老年用户、女性用户等群体的操作构成明显障碍。在此背景下，自动化连接装置（AutomatedConnectionDevice，简称ACD）应运而生。它通过机械臂、自动导向机构等实现充电插头与车辆充电口的自动对接和分离，从根本上解决了人工操作的安全问题和便利性问题。然而，自动化连接装置的标准化工作此前长期空白，各厂商采用不同的技术方案和通信协议，使得产品之间互不兼容，无法形成规模效应，也制约了该项技术的推广应用。1.2标准立项背景与编制历程鉴于上述技术和产业发展的迫切需求，国际电工委员会（IEC）在IEC61851系列标准框架下，正式启动了IEC61851-23-1的编制工作。该标准的制定旨在为直流电动汽车供电设备中的自动化连接装置提供统一的技术要求、安全规范和试验方法，促进该技术在更大范围内的安全应用和产业协同。IEC61851系列标准是电动汽车传导充电系统领域最基础、最核心的国际标准家族，由IECTC69（电动道路车辆和电动工业载货卡车技术委员会）归口管理。在该系列标准的整体架构中，IEC61851-23规定了直流电动汽车供电设备的一般要求，而新发布的IEC61851-23-1则聚焦于自动化连接装置这一特定子系统，对系统的功能安全、机械性能、电气特性和通信协议等方面提出了专门的技术规范。该标准经过多轮国际会议讨论、草案征求意见和投票程序，于2026年6月18日正式发布，成为国际上首个专门针对电动汽车自动化充电连接装置的技术标准。标准的发布不仅为产品研发和质量评估提供了权威依据，也为各国制定相关国家标准和行业政策提供了重要参考。2标准范围与适用对象IEC61851-23-1:2026标准的适用范围涵盖直流电动汽车供电设备中使用的自动化连接装置，其安装环境为具备必要电气安全防护的充电站、停车场、专用车队充电场站等场所。标准中的自动化连接装置指的是能够实现充电插头与车辆充电接口的自动定位、对接、锁定和分离功能的完整机电一体化系统，包括但不限于自动充电机械臂系统、固定导轨式自动对充系统以及基于视觉引导的自动充电系统等。在适用对象方面，该标准覆盖了以下几种核心应用场景：一是面向乘用车和轻型商用车的自动化直流充电系统；二是面向电动公交车、电动卡车等商用车辆的自动化充电解决方案；三是面向封闭区域内的自动代客泊车充电和无线充电协同系统中的自动化对接装置。同时，该标准也关注了与充电车辆无关的环境条件和技术约束，确保其在不同气候条件、不同充换电基础设施条件以及不同电网条件下的可用性和可靠性。在适用边界方面，标准明确提出不包括仅采用人工操作方式进行插拔的传统充电系统，也不涵盖无线充电系统的磁耦合部分，但对于自动化连接装置与无线充电系统之间的控制接口，标准提供了一定的参考性规范。这一范围的合理界定有利于在避免重复的同时，为自动化充电装置产品开发和测试提供精准的技术依据。3标准主要技术内容3.1系统架构与组成要求IEC61851-23-1:2026对自动化连接装置的系统架构提出了明确要求，将系统划分为机械执行子系统、传感与感知子系统、控制与通信子系统以及安全保护子系统四大核心模块。在机械执行子系统中，标准对连接装置的自由度设计、末端执行器的定位精度、对接力的控制范围以及锁定机构的可靠性提出了量化指标要求。其中，定位精度要求系统在规定的操作空间内具备±5mm以内的重复定位精度，对接力应控制在不对车辆充电口造成损伤的范围内，锁定机构则需承受规定的拉拔力和振动载荷而不发生松脱。在传感与感知子系统方面，标准要求系统应配备至少两种互补的感知手段以实现可靠的对接引导。典型配置包括视觉传感器（用于充电口的外部识别和空间定位）和力觉/触觉传感器（用于对接过程中的接触力感知）。对于光学传感器，标准还就其在雨雪、强光、低照度等复杂环境条件下的性能提出了分级要求——确保在合理天气状态下系统能够稳定识别并完成对接。控制与通信子系统方面，标准规定了自动化连接装置与电动汽车供电设备（EVSE）之间的控制信号接口和数据交换协议。系统应兼容IEC61851-1中定义的控制导引（ControlPilot）功能，并与ISO15118所定义的高层通信协议（如智能充电调度、即插即充等场景）保持互操作性。针对自动连接过程，标准额外要求系统具备独立的对接状态机，清晰定义待机、引导、对接、锁定、充电中、解锁、分离、复位等状态之间的转换条件，确保在各状态下操作行为的可预测性和安全性。安全保护子系统是标准关注的重中之重。标准要求自动化连接装置应具备多重冗余的安全保护机制，包括但不限于：紧急停机（E-Stop）功能、运动范围限制、障碍物检测与避让、电气互锁以及故障自诊断等。当系统检测到异常工况时，应能自动进入安全状态并发出告警信号，任何单点故障均不得导致不安全状态的发生。这一要求体现了功能安全设计理念在充电设备领域的深入落地，与IEC61508和ISO13849等功能安全标准的要求形成了良好的衔接。3.2电气安全与电磁兼容要求在电气安全方面，标准对接入直流充电系统的高压回路提出了严格的绝缘、耐压和防护等级要求。自动化连接装置的带电部件应满足IP54及以上的防护等级要求（视安装环境不同进行分级），确保在雨淋、粉尘等环境下不会发生电气安全事故。同时，标准对连接装置的接地保护电路、等电位连接以及剩余电流保护提出了明确要求，与IEC61851-23中关于直流供电设备电气安全的规定保持一致。在电磁兼容（EMC）方面，标准要求自动化连接装置的电气和电子子系统应满足IEC61851-21-1中规定的电磁发射和抗扰度要求。考虑到自动化连接装置中大量使用伺服电机、传感器和通信模块，其电磁兼容设计尤为关键。标准特别针对大功率充电过程中可能出现的强电磁干扰场景，规定了系统的辐射抗扰度和传导抗扰度试验方法和限值要求，防止自动化系统在充电过程中因电磁干扰而出现误动作。3.3功能安全与故障处理自动化连接装置作为涉及高电压、大电流和运动机构的复杂系统，其功能安全设计至关重要。IEC61851-23-1:2026引入了基于风险评价的功能安全设计方法，要求制造商对系统的全生命周期进行危险辨识和风险评价，并据此确定所需的安全完整性等级（SIL）或性能等级（PL）。标准要求自动化连接装置的安全相关功能应至少达到ISO13849中规定的性能等级PLd（或IEC61508中规定的SIL2）。这些安全相关功能主要包括：安全力矩断开（STO）、安全限速（SLS）、安全限位（SLP）等运动控制安全功能，以及急停回路、安全门联锁、光栅/安全区域扫描等防护措施。在故障处理方面，标准还定义了完善的故障诊断和恢复规程，要求系统对可预见故障（如传感器漂移、通信中断、电机过载等）具备识别、记录和处置能力。当系统发生故障或检测到异常工况时，应根据故障等级采取不同的响应策略：一级故障应触发系统自动安全停机，二级故障应限制系统进入降级运行模式，三级故障应仅触发维护提示而不影响正常运行。故障信息应存储在系统日志中并通过通信接口上报告警信息，为运维和溯源提供数据支撑。3.4环境适应性与可靠性考虑到充电设备广泛部署于户外开放式环境，标准对自动化连接装置的环境适应性提出了较为全面的技术要求。工作温度范围要求覆盖-30℃至+50℃的应用场景，储存温度范围则进一步扩展至-40℃至+70℃，以适应寒冷地区冬季和炎热地区夏季的极端温度工况。在防护性能方面，标准规定了明确的防尘、防水等级要求，并增加了针对盐雾腐蚀、紫外老化、冰霜附着等特殊环境因素的试验要求，以确保连接装置在恶劣环境条件下仍能正常完成自动对接功能。在可靠性方面，标准引入了多项量化指标。首先，自动化连接装置的设计寿命应不低于10年或10,000次完整对接循环（以先到者为准）。其次，系统在规定工况下的平均无故障工作时间（MTBF）应不低于10,000小时。再次，标准还规定了耐久性试验的具体方法和合格判据，要求系统在完成规定的循环试验后，各关键部件的磨损量、密封性能和电气性能均应在允许的公差范围内。此外，标准还要求制造商提供明确的维护保养计划和易损件更换周期建议，以保证产品在整个生命周期内的性能和安全性。4试验方法与检验规则4.1型式试验项目IEC61851-23-1:2026建立了完整的型式试验体系，涵盖以下几个方面。在机械性能试验中，标准规定了自动对接精度试验、对接循环耐久试验、锁定机构强度试验、振动与冲击试验和线缆弯曲寿命试验等方法。其中，对接精度试验要求在规定的试验条件下，连续执行不少于50次自动对接操作，统计对接成功率和定位偏差数据。对接循环耐久试验则要求系统在满载条件下完成不少于10,000次完整的对接-充电-分离循环，并以功能和性能指标不超出允许偏差为合格判据。电气性能试验主要包括绝缘电阻测试、介电强度试验、接地连续性试验和电气互锁功能验证。环境试验涵盖高低温运行试验、交变湿热试验、盐雾试验、紫外老化试验以及IP防护等级验证等。电磁兼容试验则依据IEC61851-21-1的要求执行传导发射、辐射发射、静电放电抗扰度、射频电磁场抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度等测试项目。4.2现场试验与验收要求除型式试验外，标准还规定了安装部署后的现场试验和验收要求。现场试验重点验证自动化连接装置在实际安装环境中的功能完整性和安全保护有效性，包括实际对接成功率测试、通信链路验证、安全保护功能抽测等内容。标准要求现场验收应由具备相应资质的检测机构或经培训合格的工程师执行，并出具正式的验收报告。5主要起草单位介绍IEC61851-23-1:2026标准的制定是一项高度复杂的系统工程，汇聚了来自全球多个国家和地区的技术专家与行业领袖的智慧和经验。其中，ABB集团（AseaBrownBoveriLtd.）作为全球电气化与自动化领域的技术领导者，在标准的起草过程中发挥了至关重要的作用。ABB集团总部位于瑞士苏黎世，在全球100多个国家和地区拥有约10.5万名员工，2025年全球营业收入约为330亿美元。在电动汽车充电基础设施领域，ABB自2010年开始战略性布局充电技术研发，目前已在全球80多个国家部署了超过100万台充电桩，其中包括数千台大功率直流充电桩。在重型车辆充电和自动化充电领域，ABB拥有深厚的技术积累和丰富的工程实践经验。其研发的TerraHP系列大功率充电系统已实现单枪350kW的输出功率，是目前市场上技术最成熟的商业化大功率充电产品之一。在自动化连接装置方面，ABB早在2015年就启动了自动充电连接系统的预研项目，并于2020年在欧洲多个城市部署了面向电动公交车的自动化闪充系统，累计完成了超过50万次自动对接操作。在IEC61851-23-1标准编制过程中，ABB派出了由其全球充电基础设施研发中心首席科学家领衔的技术团队，深度参与了标准的技术框架设计、关键技术指标制定和试验方法验证等工作。特别是在机械臂运动控制精度指标、功能安全要求和通信接口协议的设计方面，ABB团队凭借其在工业机器人和充电系统交叉领域的独特技术优势，提出了多项具有引领性的技术提案，其中多项提案被标准采纳为规范性技术条款。此外，ABB还在其瑞士巴登和芬兰赫尔辛基的研发实验室中完成了标准中规定的多项关键试验方法的验证工作，为标准的科学性和可操作性提供了充实的试验数据支撑。6标准实施的意义与影响IEC61851-23-1:2026的发布和实施具有里程碑式的意义。从技术层面而言，该标准首次为自动化充电连接技术提供了完整的、可操作的、国际公认的技术规范，填补了该领域国际标准的空白。标准中确立的技术指标和试验方法为产品研发提供了明确的目标导向，有助于降低技术开发风险、缩短产品上市周期。从标准体系的发展演进来看，该标准的发布进一步完善了IEC61851系列标准的架构体系，使该系列标准从传统的充电接口和通信协议规范进一步延伸至智能化和自动化充电领域，体现了国际标准紧跟技术前沿、服务产业需求的发展方向。同时，该标准也为后续的机器人充电、无线充电与自动连接融合技术等前沿方向的标准化工作奠定了方法论和框架基础。7结论与展望IEC61851-23-1:2026的发布是电动汽车充电基础设施标准化进程中的一个重要里程碑。该标准以系统性思维构建了涵盖机械、电气、控制、通信、安全和环境适应性等多维度的技术要求体系，为自动化连接装置的技术研发、生产制造、检测认证和运行维护提供了全面的规范指导。展望未来，自动化充电连接技术仍将持续演进。一方面，随着人工智能和机器视觉技术的快速发展，下一代自动化连接装置将具备更高的智能水平，能够在更复杂的场景下实现自主识别、自主决策和自适应调整。另一方面，随着800V高压平台和兆瓦级充电技术的逐步商用化，自动化连接装置将在解决超大功率充电的安全操作问题上发挥不可替代的作用。与此同时，自动充电技术与自动代客泊车、智能电网调度、车网互动（V2G）等应用的深度融合，将推动充电基础设施向更加智能、高效和可持续的方向发展。IEC61851-23-1:2026所建立的技术框架和试验方法体系，将在此进程中持续发挥基础性和引领性作用，为全球电动汽车产业的健康发展提供坚实的技术支撑。参考文献[1]IEC61851-23-1:2026,Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23-1:DCelectricvehiclesupplyequipment-Automatedconnectiondevice[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2026.[2]IEC61851-23:2014,Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclesupplyequipment[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2014.[3]IEC