IEC 61851-232023 电动汽车导电充电系统第23部分直流电动汽车供电设备标准立项发展报告

电动汽车导电充电系统第23部分：直流电动汽车供电设备标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleConductiveChargingSystem-Part23:DCElectricVehicleSupplyEquipment摘要关键词：电动汽车；直流充电；IEC61851-23；充电基础设施；导电充电系统；标准化；安全要求AbstractWiththerapiddevelopmentoftheglobalnewenergyvehicleindustry,DCfastchargingtechnologyhasbecomeacriticalsolutiontoalleviaterangeanxietyandenhanceuserchargingexperience.ThestandardizationofDCelectricvehiclesupplyequipmentisofgreatstrategicsignificanceforensuringchargingsafetyandpromotingindustrialinterconnection.ThisreportsystematicallyexaminestheIEC61851-23:2023*Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclesupplyequipment*,coveringitsprojectbackground,developmenthistory,versionevolution,andcoretechnicalframework.Thereportprovidesanin-depthanalysisofkeyrevisionsconcerningsafetyrequirements,functionalspecifications,communicationprotocols,andtestingmethodsforDCchargingequipment.Asagloballyauthoritativetechnicalspecification,thisstandardprovidesunifiedtechnicalguidelinesformanufacturers,operators,andcertificationbodies,whileplayingafundamentalroleinadvancingthehigh-qualitydevelopmentofEVcharginginfrastructureandsupportingcarbonneutralitygoals.ThestandardisadministrativelymanagedbytheChinaElectricityCouncil,withtheactiveparticipationofStateGridSmartVehicleNetworkTechnologyCo.,Ltd.andotherChineseinstitutions,reflectingChina‘sgrowinginfluenceininternationalEVchargingstandardization.Thisreportaimstoprovidecomprehensiveinterpretationforstandardusersandserveasareferenceforfuturestandardrevisionandindustrialimplementation.Keywords:Electricvehicle;DCcharging;IEC61851-23;Charginginfrastructure;Conductivechargingsystem;Standardization;Safetyrequirements一、引言1.1标准立项背景全球交通运输领域正经历以电动化为核心的深刻变革。国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》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，年增长率约35%。中国作为全球最大的新能源汽车市场，2023年新能源汽车产销量分别达到958.7万辆和949.5万辆，市场占有率达31.6%。电动汽车产业的爆发式增长对充电基础设施的建设质量和运营效率提出了更高要求，其中直流快充技术因其充电功率大、充电时间短、用户体验佳等优势，已成为公共充电设施的主流技术路线。然而，直流充电设备涉及高压大功率电能传输，其安全性、可靠性、兼容性直接关系到用户生命财产安全和产业健康发展，亟需建立统一、完善、先进的国际标准体系加以规范和引导。IEC61851系列标准作为电动汽车导电充电系统领域最权威的国际标准框架，其第23部分专门针对直流电动汽车供电设备制定技术规范，是全球直流充电设备设计、制造、检测和认证的核心依据。1.2标准基本信息IEC61851-23:2023《电动汽车导电充电系统第23部分：直流电动汽车供电设备》（Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclesupplyequipment）由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）发布，是IEC/TC69（电动汽车和电动工业车辆技术委员会）制定的重要标准。该标准于2023年12月13日正式发布，取代IEC61851-23:2014及IEC61851-23:2014/COR1:2016。标准使用语言为英语和法语，现行有效。该标准的发布标志着全球直流充电设备标准化进入了一个新阶段，其技术内容的全面更新和系统升级，充分反映了近年来大功率充电技术（HPC）、车辆到电网（V2G）技术、智能充电技术等前沿领域的快速发展需求。1.3标准适用范围与定位IEC61851-23:2023适用于额定电压不超过1500V（直流）的直流电动汽车供电设备，涵盖充电模式4（Mode4）的直流充电系统，包括一体式直流充电桩、分体式直流充电系统、便携式直流充电设备等形式。标准规定了直流电动汽车供电设备的电气安全、机械安全、环境适应性、功能安全、电磁兼容、通信协议等方面的要求及对应的试验方法。该标准与IEC61851-1（通用要求）、IEC61851-21-1（电磁兼容要求）、IEC61851-24（直流充电控制通信协议）等标准共同构成完整的直流充电标准体系，可为中国国家标准GB/T18487.1—2023等标准的制修订提供重要的国际技术参照。二、标准制定与修订历程2.1标准体系框架IEC61851系列标准由IEC/TC69负责制定，是电动汽车导电充电系统领域的基础性标准框架。该系列主要结构如下：-IEC61851-1:2017：通用要求，规定了电动汽车导电充电系统的基本技术要求和安全规范，适用于交流充电和直流充电的共性要求；-IEC61851-21-1:2017：电磁兼容（EMC）要求，规定了车载和非车载充电设备在传导和辐射电磁干扰方面的限值及抗扰度要求；-IEC61851-21-2:2018：电动车辆对交流/直流电源的传导连接（EMC要求），适用于车载充电设备；-IEC61851-23:2023：直流电动汽车供电设备（本标准），专门规定直流充电设备的特殊要求和试验方法；-IEC61851-24:2014：直流充电控制通信协议，规定了直流充电过程中电动汽车与供电设备之间的数字通信协议；-IEC61851-3系列：电动巴士和商用车辆的相关充电要求；-IECTS61851-3-1至3-5：相关技术规范。2.2版本演进过程IEC61851-23标准的制定历经了多个版本的演进，每一次修订都反映了直流充电技术进步和产业需求变化：（1）初版发布（2014年）IEC61851-23:2014是该标准的首次发布版本，基于当时直流充电技术的发展水平和产业需求，建立了直流电动汽车供电设备的基本安全要求和性能规范。该版本的发布填补了国际直流充电标准的空白，为全球直流快充技术的产业化发展提供了重要的技术保障和规范指引。（2）技术勘误（2016年）IEC于2016年发布了IEC61851-23:2014/COR1:2016技术勘误表，对初版标准中存在的编辑性错误和技术表述不准确之处进行了修正，以提高标准的可操作性和清晰度。（3）全面修订（2023年）IEC61851-23:2023版本是在前版基础上进行的全面技术修订，纳入了过去近十年间直流充电技术领域的最新发展成果。主要修订动力包括：-大功率充电（HPC）技术的快速商业化：350kW及以上的大功率充电桩已在全球范围内部署，原有的技术规范已无法覆盖更大功率等级设备的安全和性能要求；-双向充电（V2G）技术的兴起：车辆到电网（Vehicle-to-Grid）技术使电动汽车不仅是电力消费者，更可以成为分布式储能单元。新标准需对双向充电场景下的安全和功能要求进行规范；-充电安全标准的提升需求：随着充电设施部署规模快速扩大，充电安全事故的绝对数量呈现上升趋势，行业对更高安全标准的需求日益迫切；-新通信技术和控制算法的应用：更高带宽的通信技术、更智能的控制算法在充电系统中的应用，需要标准层面的规范引导；-与ISO15118系列标准的协调：为适应自动充电和即插即充（Plug&Charge）等新型应用场景的需求。2.3标准修订的主要过程IEC61851-23:2023的修订工作由IEC/TC69下属的WG/PT61851-23项目组具体负责。修订工作经历了系统而严谨的流程：-提案阶段（NP）：2018年，IEC/TC69正式启动对IEC61851-23:2014的修订提案，经成员国投票通过后立项；-工作草案阶段（WD）：项目组在充分考虑产业发展需求和技术发展趋势的基础上，形成了多个版本的内部工作草案；-委员会草案阶段（CD）：草案在IEC/TC69内部分发征求各国家委员会意见，历经多轮讨论和修改；-委员会投票草案阶段（CDV）：经各成员国国家委员会正式投票，最终草案获得通过；-最终国际标准草案阶段（FDIS）：FDIS稿经各成员国最终投票通过；-正式发布：2023年12月13日，IEC61851-23:2023正式出版发布。整个修订过程历时约五年，充分体现了国际标准制定过程的严谨性和多方参与性，也反映了各利益相关方在技术路线和标准要求上的充分协商与平衡。三、标准主要技术内容3.1标准总体结构IEC61851-23:2023在结构上较2014版进行了全面优化，共包含20余个技术章节和多个附录，核心内容包括：（1）范围与规范性引用文件明确了标准的适用范围，列出了与直流充电相关的规范性引用文件，包括IEC61851-1、IEC61851-24、ISO15118系列、IEC60529（外壳防护等级）和IEC62196系列（充电接口及连接装置）等。（2）术语和定义对直流电动汽车供电设备、充电模式、控制导引（ControlPilot,CP）、通信协议、隔离方式、功率等级等核心概念进行了统一定义。（3）分类与命名方式根据安装方式（一体式/分体式）、冷却方式（自然冷却/强制风冷/液冷）、功率等级、连接方式等不同维度对直流充电设备进行分类，并规定了统一的命名方式。该分类体系为后续技术要求的分级设置奠定了基础。（4）电气安全要求电气绝缘与耐压要求：规定了直流充电设备各电气回路之间、电气回路与地之间的绝缘电阻和介电强度要求，确保设备在正常工作和异常条件下均能满足电气安全要求。新标准针对大功率充电场景，提高了对绝缘监测装置（IMD）的响应速度和精度的要求，并对不同电压等级下的爬电距离和电气间隙分别做出了更精细的规定。保护功能要求：对过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护、接地故障保护、剩余电流保护（RCD）等功能提出了明确的技术指标和动作要求。针对直流系统特有的故障特征，新增了对直流剩余电流检测装置（DC-RCD）或等效保护措施的强制要求。防电击保护：规定了直接接触防护和间接接触防护的具体措施，包括基本绝缘、双重绝缘/加强绝缘、保护接地、等电位联结等防护策略的组合应用要求。（5）功能安全要求新标准引入了功能安全的概念和方法，要求直流充电设备应通过风险评估确定安全完整性等级（SIL），并采用相应的安全相关系统实现安全功能。特别对充电过程中的绝缘监测、电压监测、电流限制、急停功能等安全相关功能提出了从安全目标设定到安全完整性等级分配和验证的明确要求。（6）机械安全与环境适应性规定了直流充电设备的外壳机械强度、防护等级（IP等级）、抗冲击能力、防误操作等机械安全要求，以及设备在高温、低温、湿热、盐雾、振动等环境条件下的适应性能要求。新标准还增加了对户外直流快速充电桩在极端气候条件下（如高海拔、严寒地区）运行的附加要求。（7）充电控制与通信要求详细规定了直流充电过程各阶段（物理连接→低压辅助上电→充电参数协商→功率输出→充电结束→安全断开）的控制导引（CP）电路功能和时序要求。在通信方面，明确了与IEC61851-24和ISO15118系列的兼容性要求，支持即插即充、自动充电等高级功能，为V2G双向充电场景规定了通信协议扩展要求。（8）充电连接装置要求对直流充电连接装置（充电枪、充电插座）的电气参数、机械性能、使用寿命、锁止机构、温度监测等方面做出了详细规定，并明确了与IEC62196-3的配合要求。（9）试验方法与检验规则规定了直流充电设备的型式试验、出厂试验和现场试验的具体方法、试验条件和判定准则。每个试验项目均明确了试验设备要求、试验步骤和合格判据。3.2关键技术修订要点相较于2014版标准，IEC61851-23:2023的主要技术变化包括：-功率范围扩展至1500V直流，适应更高电压平台电动汽车的发展需求，为下一代超快充技术的应用预留空间；-增加双向充电（V2G）功能要求，涵盖双向功率传输下的安全保护与控制策略，支持电动汽车作为分布式储能单元参与电网互动；-完善液冷充电系统技术要求，针对大功率充电液冷线缆和连接器的冷却系统提出了明确的性能要求和安全规范；-强化信息安全要求，新增了对充电通信过程的信息安全保护要求，防止远程网络攻击和非法操控，保障充电过程的安全可靠；-增加互操作性测试要求，规定了不同制造商设备之间的互操作测试方法和评估准则；-更新电磁兼容（EMC）要求，与IEC61851-21-1的最新要求保持一致。3.3标准的产业应用与价值IEC61851-23:2023作为直流充电设备领域的核心国际标准，在产业界具有广泛应用价值：-对设备制造商：为直流充电产品的设计开发和制造提供明确的技术规范，降低产品研发风险和市场准入门槛；-对充电运营商：为充电场站的建设验收、设备选型和运维管理提供技术依据，保障运营安全和效率；-对检测认证机构：为直流充电设备的产品检测、认证和市场监管提供统一的判定准则，促进检测结果的国际互认；-对整车企业：为电动汽车车载充电接口和控制策略的开发提供参考，确保车辆与充电设备之间的良好兼容性；-对政策制定者：为各国充电基础设施建设的技术法规和产业政策制定提供国际层面的技术参照。四、标准主要起草单位介绍4.1国网智慧车联网技术有限公司在IEC61851-23:2023的修订过程中，中国国家委员会（SAC）积极组织国内相关单位和专家深度参与，其中国网智慧车联网技术有限公司（StateGridSmartVehicleNetworkTechnologyCo.,Ltd.）作为中国在该标准领域的核心参与单位，发挥了重要的技术支撑作用。国网智慧车联网技术有限公司（以下简称“国网车联网公司”）是国家电网有限公司的全资子公司，成立于2015年，总部位于北京。作为国家电网公司电动汽车充电服务业务的旗舰企业，该公司以“智慧车联网平台”为核心，致力于构建覆盖全国、贯通全产业链的电动汽车充电服务体系，是全球最大的电动汽车充电服务平台运营商之一。（1）核心业务与平台优势国网车联网公司建设和运营的智慧车联网平台已接入充电桩超过50万根，覆盖全国300多个城市，服务电动汽车用户超过千万。该平台全面承载了国家电网公司“碳中和、碳达峰”行动方案中交通电气化板块的核心任务，是国际上规模最大的车联网充电服务平台之一。公司依托平台大数据的积累和分析能力，在充电行为分析、充电安全预警、智能有序充电等方面形成了独特的技术优势，这些实践经验和数据积累为参与IEC标准制定提供了坚实的产业基础和数据支撑。（2）在国际标准化领域的重要贡献国网车联网公司深度参与IEC/TC69（电动汽车和电动工业车辆技术委员会）相关工作，围绕电动汽车充电基础设施领域承担