IEC 62840-12025 电动汽车蓄电池交换系统.第1部分总则和指南标准立项发展报告

电动汽车蓄电池交换系统第1部分：总则和指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleBatterySwapSystem-Part1:GeneralandGuidance摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，动力电池补能效率与基础设施兼容性问题日益凸显。蓄电池交换（电池换电）作为与传导充电互补的重要能源补给方式，在运营效率、电池全生命周期管理、电网互动等方面展现出独特优势。为统一全球换电系统的技术要求、安全规范和接口标准，国际电工委员会（IEC）于2025年4月30日正式发布了IEC62840-1:2025《电动汽车蓄电池交换系统第1部分：总则和指南》。该标准作为IEC62840系列标准的基础性文件，系统界定了蓄电池交换系统的术语定义、系统架构、使用场景、功能要求与安全指南，为后续部分的技术规范和试验方法奠定了框架基础。本报告从标准编制背景、核心技术内容、行业影响及实施建议等方面进行系统分析，旨在为标准使用者提供全面、深入的技术导引，推动换电技术在全球范围内的规范化应用与协同发展。关键词：电动汽车；蓄电池交换系统；换电技术；国际标准；IEC62840；系统架构；安全指南Keywords:ElectricVehicle;BatterySwapSystem;BatterySwappingTechnology;InternationalStandard;IEC62840;SystemArchitecture;SafetyGuidance1引言1.1标准编制背景在全球碳中和目标驱动下，交通运输领域的电动化转型正以前所未有的速度推进。国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》数据显示，2023年全球电动汽车销量已突破1400万辆，保有量超过4000万辆。随着电动汽车保有量的快速增长，动力电池补能效率问题成为制约产业进一步发展的关键瓶颈之一。当前，动力电池的能量补给主要分为传导充电和电池更换两条技术路线。传导充电技术成熟、基础设施投入较低，但存在充电时间长、电网负荷冲击大、电池寿命管理困难等痛点。蓄电池交换系统（BatterySwapSystem）通过直接更换动力电池包实现快速能源补给，整个过程可在3至5分钟内完成，与传统燃油车加油时间相当，有效解决了用户的“里程焦虑”和“充电等待焦虑”。同时，换电模式还实现了车电分离，有利于电池的集中监控、梯次利用和回收再生，对提升电池全生命周期价值具有重要意义。早在2011年前后，BetterPlace公司在以色列和丹麦开展了换电模式的商业化探索，虽因商业模式和规模效益问题未能持续，但为换电技术的工程化积累了宝贵经验。此后，中国蔚来汽车、宁德时代（CATL）旗下EVOGO品牌、奥动新能源等企业持续推进换电技术的规模化应用，截至2024年底，仅中国已建成换电站超过3500座。在商用车领域，换电模式凭借高效补给和运营成本优势，已成为电动重卡和出租车队的主流补能方案。然而，全球范围内换电系统和换电设备的标准化程度参差不齐，各厂商的换电连接器、电池包尺寸规格、通信协议和安全要求各不相同，严重制约了换电技术的跨品牌、跨区域推广。为此，国际电工委员会（IEC）下属的电力驱动道路车辆技术委员会（TC69）启动IEC62840系列标准的制定工作，旨在建立全球统一的蓄电池交换系统标准体系。1.2标准编制任务与目的IEC62840-1:2025标准的制定任务主要涵盖以下方面：（1）统一蓄电池交换系统的术语定义和分类体系，消除因概念混淆造成的沟通障碍；（2）明确换电系统的系统构成和功能架构，为系统设计、制造和运维提供统一参考框架；（3）界定蓄电池交换系统的使用条件、性能要求和安全指南，保障换电过程的人员安全和设备可靠性；（4）为IEC62840系列后续标准部分（如特定类型的换电系统、通信协议、试验方法等）提供总则性指引。该标准作为IEC62840系列的开篇之作，旨在建立一个通用性、开放性、前瞻性的标准框架，可适用于各类电动汽车（包括乘用车、商用车、专用车辆）和各种换电技术路线（包括底盘换电、分箱换电、侧方换电等）。1.3标准编制过程IEC62840-1:2025的制定过程严格遵循ISO/IEC导则的程序要求，经历了以下关键阶段：（1）提案阶段（NP阶段）：由相关国家委员会发起提案，经过TC69全体成员投票通过后正式立项；（2）工作草案阶段（WD阶段）：项目组（PT62840-1）起草工作草案；（3）委员会草案阶段（CD阶段）：在TC69内部征求各国家委员会意见；（4）询问草案阶段（DIS阶段）：草案提交中央办公室（CO）登记，各国家委员会正式投票表决；（5）最终草案阶段（FDIS阶段）：综合各方意见形成最终国际标准草案，进行最终表决；（6）正式出版阶段（IS阶段）：通过后由IEC中央办公室以英语和法语两种官方语言正式出版发布。该标准从立项到正式发布历时约36个月，期间充分吸纳了来自中国、德国、法国、日本、美国、韩国等主要汽车工业国家的技术意见和产业经验。2标准范围与规范引用2.1标准范围界定IEC62840-1:2025明确了其适用范围涵盖电动汽车蓄电池交换系统的总体要求和指南。具体来说，该标准适用于：（1）用于纯电动汽车（BEV）的蓄电池交换系统，包括乘用车、商用车及特殊用途车辆；（2）各类换电技术路线的系统总成，包括但不限于底盘式换电系统、侧方换电系统、分箱换电系统等；（3）换电站的规划、设计、建设、运营和维护全生命周期各环节的管理和技术要求；（4）与换电系统配套的电池管理系统（BMS）交互接口、充电设施、电网接入设备等外围系统的接口定义。该标准在第1部分中重点聚焦于总则性框架规定，即对蓄电池交换系统的通用要求进行规定，包括系统结构、使用条件、功能定义、一般安全要求等；对于更为具体的针对特定类型换电系统的详细要求，则预留给IEC62840标准的后续部分加以规定，本文件提供了总体框架。同时，该标准也明确了换电系统和固定式充电系统在安全要求、电气接口方面的边界与接口关系。2.2规范引用文件与参考标准IEC62840-1:2025在编制过程中系统参考了以下主要标准和规范性文件：-IEC61851-1:2017《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》-IEC61851-23《电动汽车传导充电系统第23部分：直流充电桩》-IEC62196系列《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆连接器和车辆接口》-ISO6469系列《电动汽车安全技术规范》（涵盖车载储能系统的安全要求）-ISO17409《电动道路车辆传导连接到外部电源的电动道路车辆安全要求》-ISO20653《道路车辆防护等级（IP代码）电气设备防异物、防水和防接触》-IEC60529《外壳防护等级（IP代码）》-IEC61508系列《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》-ISO13849-1《机械安全控制系统安全相关部件第1部分：通用设计原则》-IEC61980系列《电动汽车无线电力传输（WPT）系统》此外，该标准还参考了联合国欧洲经济委员会（UNECE）R100法规《关于电动车辆特定安全要求的统一规定》以及R134法规等相关法规性文件的框架思路。3术语和定义IEC62840-1:2025在第3章中系统定义了蓄电池交换领域的核心术语，为统一全球换电行业的沟通语言奠定了重要基础。主要包括：（1）蓄电池交换系统（BatterySwapSystem）：通过更换动力蓄电池包来实现电动汽车电能补充的成套设备与设施的统称，包括换电设备、电池存储与充电系统、控制系统及相关辅助设施。（2）换电站（BatterySwapStation）：专门用于实施蓄电池交换作业的固定场所或设施，通常包含换电操作区、电池充电区、电池存储区及配套电力设施和管理系统。（3）可换电蓄电池系统（SwappableBatterySystem）：指设计为可从车辆上拆卸和安装的蓄电池系统，包含电池包及其必要的连接部件和辅助装置，具备独立的标识和通信接口。（4）车辆换电接口（VehicleSwapInterface）：车辆上与可换电蓄电池系统进行机械连接和电气连接的接口总成，包括定位结构、锁止机构、高低压连接器和冷却管路接口等。（5）换电设备（BatterySwapEquipment）：执行蓄电池更换操作的专用机械设备和装置，包括升降平台、定位系统、锁止/解锁机构、搬运机械手或机器人等。（6）换电操作（BatterySwapOperation）：将电量不足或需维护的蓄电池从车辆上拆卸并替换为已充满电或可用蓄电池的完整操作流程。（7）锁止机构（LockingMechanism）：用于将蓄电池包牢固固定在车辆上的机械机构，需满足车辆运行工况下的振动、冲击和碰撞安全要求，同时支持快速解锁和锁定操作。（8）电池充电架（BatteryChargingRack）：换电站内用于存放蓄电池包并对其进行充电的专用架体结构，具备电气连接、温度监控和消防防护等功能。（9）电池交换连接器（BatterySwapConnector）：用于蓄电池包与车辆之间或蓄电池包与充电架之间的电气连接器，包括动力连接端子、通信连接端子和接地端子等。（10）换电运营管理系统（BatterySwapOperationManagementSystem,BMS-OS）：对换电站的设备运行、电池状态、换电流程、用户信息和网络安全等进行综合管理的软件系统。4蓄电池交换系统分类IEC62840-1:2025从多个维度对蓄电池交换系统进行了系统分类，构建了完整的分类框架体系：4.1按换电模式分类（1）底盘式换电系统（ChassisSwapSystem）：蓄电池包安装于车辆底盘下方，换电时从车辆底部进行电池更换。该模式重心低、车辆操控性好，是目前乘用车换电的主流方案。代表产品包括蔚来的第三代换电站系统。（2）侧方换电系统（SideSwapSystem）：蓄电池包从车辆侧面进行更换，通常适用于电池包安装在车身侧部或座椅下方的车型。该模式对场地空间要求较低，但可能影响车辆侧碰安全性能。（3）分箱换电系统（Modular/SeparatedSwapSystem）：将动力电池分为若干标准化的电池模块（box），通过更换部分或全部电池模块实现能量补充。该模式灵活性高，可根据行驶里程需求选择更换电池模块数量，代表产品包括宁德时代EVOGO巧克力换电块系统。4.2按自动化程度分类（1）全自动换电系统：无需人工干预，由自动化设备完成车辆定位、电池拆卸、电池替换、电池安装的全流程操作；（2）半自动换电系统：需要操作人员辅助完成部分环节（如车辆定位引导、连接器插拔确认等），其余环节实现自动化；（3）手动换电系统：主要通过人工方式完成电池更换操作，适用于特定场景和小规模应用。4.3按应用场景分类（1）公共换电站：面向社会公众提供换电服务的商业化运营设施；（2）专用换电站：服务于特定车队或封闭场景（如港口、矿区、机场等）的换电设施；（3）移动换电车：集成于专用车辆上的移动式换电设备，可灵活部署至不同地点提供应急或临时换电服务。5系统要求与安全指南5.1一般要求IEC62840-1:2025对蓄电池交换系统的一般要求涵盖以下几个方面：（1）通用设计要求：系统设计应充分考虑安全性、可靠性、可维护性和环境适应性。换电系统的设计寿命应不低于所服务的电动汽车的预期使用寿命，关键部件的设计寿命需在技术文件中予以明确标注。（2）环境适应性要求：系统应在规定的环境条件范围内正常工作，包括环境温度范围（通常为-20°C至+50°C）、相对湿度、海拔高度、降雨、风沙等自然条件。系统应具备必要的防护等级，户外安装设备的防护等级不应低于IP55。（3）电气安全要求：换电系统的电气设计应符合IEC60364系列标准对电气装置的安全要求，包括过流保护、过压保护、漏电保护、等电位联结和接地保护等。（4）机械安全要求：换电设备的机械结构应满足强度、刚度和稳定性要求，运动部件应设置必要的防护装置和安全联锁。涉及举升功能的设备应配置防坠落装置。（5）电磁兼容性（EMC）要求：系统应符合IEC61000系列标准的电磁兼容要求，确保在正常电磁环境中稳定运行，同时不对其他设备产生有害电磁干扰。5.2功能要求（1）车辆识别与电池匹配：换电系统应具备车辆身份自动识别功能，能够获取车辆型号、电池包规格、电池健康状态（SOH）和荷电状态（SOC）等关键信息，并自动匹配适配的蓄电池包。（2）换电流程控制：系统应按照预定的时序逻辑控制整个换电流程，包括车辆定位与锁止、旧电池解锁与拆卸、新电池搬运与安装、连接确认与功能测试等关键步骤。（3）电池状态监测与管理：换电站应具备完善的电池管理系统，对站内每一块电池的电压、电流、温度、SOC、SOH、绝缘电阻等参数进行实时监测和记录，并具备故障诊断和报警功能。（4）数据记录与追溯：系统应记录完整的换电操作日志和电池履历数据，包括每次换电的时间、车辆信息、电池编码、操作人员、换电前后电池状态等关键信息，数据保存期限不应少于电池全生命周期。5.3安全要求安全要求是该标准的核心内容之一，重点涵盖：（1）高压电气安全：蓄电池交换系统涉及高压直流电路，操作过程中的高压防护至关重要。标准对高压回路的绝缘监测、残余电压放电、高压互锁（HVIL）、防触电保护等提出了明确要求。换电操作人员在作业过程中触及的带电部件应完全防护，在正常操作或单点故障条件下不应暴露。标准建议在换电操作的特定阶段设置高压下电确认机制，确保在电池断开连接前已安全切断高压回路。（2）机械安全与联锁保护：换电设备的运动部件（如升降平台、搬运机械手、锁止机构）应配备完善的安全保护装置，包括限位开关、光栅保护、力矩限制器、紧急停止按钮等。系统应具备完善的安全联锁逻辑，确保在非安全状态下相关操作无法启动。（3）防火安全：蓄电池充放电和存储区域应设置火灾自动报警系统和灭火装置。锂电池火灾具有复燃性，灭火系统选择应充分考虑对锂电池火灾的有效性（如采用气体灭火、细水雾灭火等方案）。（4）电池热失控防护：换电站的电池存储和充电区域应配置温度实时监测系统，当检测到电池温度异常升高时，系统应自动启动防护措施（如切断充电回路、启动冷却装置或自动隔离异常电池）。（5）功能安全要求：换电系统的安全相关控制系统应按照ISO13849-1进行设计，关键安全功能的安全性能等级（PL）不应低于PLd等级。5.4使用条件与操作指南标准对换电站的选址规划、设备布局、操作流程编制、操作人员资质管理、应急预案建设和运维保养制度提出了明确要求。特别是对操作人员的安全培训、换电过程中的监护要求、紧急情况下的处置程序以及日周月季度定期检查制度均给出了指导性建议。6标准实施主体——主要参与单位介绍IEC62840-1:2025标准汇集了全球电动汽车和标准化领域权威机构的参与，其中中汽研汽车检验中心（天津）有限公司（以下简称“中汽研天津”）作为中国在IEC/TC69的骨干支撑单位，在标准制定过程中发挥了不可替代的作用。中汽研天津成立于2009年，是中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）旗下核心检测认证机构，致力于为汽车