IEC TS 61851-3-52023 电动汽车导电充电系统.第3-5部分保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备.预先定义的通信参数和一般应用对象标准立项发展报告

电动汽车导电充电系统第3-5部分：保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备预先定义的通信参数和一般应用对象标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Electricvehiclesconductivechargingsystem-Part3-5:DCEVsupplyequipmentwhereprotectionreliesondoubleorreinforcedinsulation-Pre-definedcommunicationparametersandgeneralapplicationobjects摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，直流快速充电技术已成为破解续航焦虑、提升用户充电体验的关键路径。然而，直流充电设备在功率等级、安全防护架构与通信协议方面的多样化发展，也带来了设备互操作性不足、安全保护机制不统一等系统性挑战。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年7月正式发布了IECTS61851-3-5:2023《电动汽车导电充电系统第3-5部分：保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备预先定义的通信参数和一般应用对象》，为采用双重或加强绝缘保护架构的直流供电设备提供了统一的通信参数定义与应用对象规范，填补了该细分领域国际标准的空白。本标准作为IEC61851-3系列的重要组成部分，其核心价值在于：通过预先定义通信参数和通用应用对象，明确了直流供电设备与控制单元之间的数据交互规则，有效解决了不同制造商设备间通信协议不兼容的问题，显著提升了直流充电系统的互操作性与安全性。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要内容及技术架构，深入分析了其对充电设备制造商、充电运营服务商、检测认证机构及终端用户的多维价值，并对标准体系未来的演进方向进行了前瞻性展望，旨在为行业各方理解和应用该标准提供全面、系统的参考。关键词：电动汽车；导电充电系统；直流供电设备；双重绝缘；加强绝缘；通信参数；应用对象；互操作性Keywords:Electricvehicles;Conductivechargingsystem;DCsupplyequipment;Doubleinsulation;Reinforcedinsulation;Communicationparameters;Applicationobjects;Interoperability一、引言1.1立项背景与行业需求在直流充电技术领域，功率等级的快速攀升（从50kW向350kW乃至更高功率演进）使得设备的安全保护架构面临更高要求。传统的接地保护方式在部分应用场景中难以满足高功率密度与小型化的发展需求，因此，采用双重绝缘或加强绝缘作为电击防护措施的设计方案逐步受到行业关注。这种设计方案取消了保护接地导体，对设备本身的绝缘性能和通信可靠性提出了更为严格的技术要求。然而，在IECTS61851-3-5:2023发布之前，针对保护依赖于双重或加强绝缘的直流供电设备的通信参数和应用对象，国际上尚缺乏统一的技术规范。不同制造商各自为政、协议互不兼容的现状，严重制约了充电设备的互联互通，增加了系统集成的复杂度和全生命周期成本。1.2标准定位与适用范围IECTS61851-3-5:2023聚焦于保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备，定义了设备与控制单元之间的预先通信参数和通用应用对象。该标准属于技术规范（TechnicalSpecification）类型，是IEC61851-3系列标准中针对特定绝缘防护架构的细化补充，适用于直流充电系统中采用双重绝缘或加强绝缘设计方案、不依赖保护接地导体的供电设备。该标准的发布为制造商提供了明确的技术指引，也为检测认证机构提供了统一的评估依据，同时为充电运营方和用户提供了设备兼容性和安全性的基本保障。二、标准编制原则与工作过程2.1编制原则IECTS61851-3-5:2023的编制遵循了以下核心原则：安全性优先原则。作为涉及高压直流电力的充电设备标准，安全性始终是首要考量。标准在定义通信参数和应用对象时，充分考虑了绝缘失效、通信异常、电磁干扰等故障场景下的安全响应机制，确保在任何异常情况下设备能够进入安全状态。兼容性与互操作性原则。标准积极协调与IEC61851-1《电动汽车导电充电系统一般要求》、IEC61851-23《直流电动汽车充电站》、IEC61851-24《直流充电站与控制单元之间的数字通信》以及ISO15118《道路车辆车辆到电网通信接口》等现有标准的衔接关系，避免出现标准间的冲突与重叠，确保不同厂商设备之间的互联互通。前瞻性与可扩展性原则。考虑到充电技术的持续演进，标准在定义通信对象时预留了扩展空间，支持未来更高功率等级、双向充电（V2G）、智能有序充电等新功能的平滑接入。实用性与可操作性原则。标准内容力求清晰明确，便于不同规模企业理解和实施。同时采用了面向对象的建模方法，使通信架构具有良好的层次性和结构化的扩展能力。2.2工作过程IECTS61851-3-5:2023由IEC第69技术委员会（TC69：电动汽车及工业车辆电动道路交通工具）负责制定。TC69是国际电工委员会下属的专门负责电动汽车电能传输系统技术标准化的技术委员会，其工作范围涵盖电动汽车传导充电、无线充电、电池更换系统以及V2G通信等关键领域。标准制定历经多轮草案讨论、专家评审和成员国投票等阶段，广泛吸收了来自中国、德国、美国、日本、法国等主要汽车和电力设备生产国的技术专家意见。中国作为全球电动汽车产业的领军力量，深度参与了本标准的制定工作，多项中方提案被采纳。三、标准主要内容与技术分析3.1标准总体架构IECTS61851-3-5:2023在IEC61851-3系列标准框架下，聚焦于特定绝缘防护架构的直流供电设备的通信层规范。标准遵循IEC61851-3-1确立的架构模型，将直流供电设备抽象为若干逻辑功能实体的集合，并通过适当的功能划分形成清晰的技术架构视图。在通信架构上，标准采用应用层、传输层和物理层的分层模型：应用层定义了充电过程所需的各类应用对象及其数据属性，传输层规定了数据传输的协议机制，物理层则明确了电气接口和信号特性。标准的核心内容集中于应用层中预先定义的通信参数和应用对象。3.2预先定义的通信参数标准系统性地定义了直流供电设备在进行充电控制、状态监测和故障保护等操作时所需的通信参数集合。这些参数涵盖设备标识、充电模式配置、输出电压与电流限值、绝缘监测状态、温度传感器读数、故障代码等多个类别。每一参数均有明确的数据类型、取值范围、分辨率、单位及传输周期等技术属性。以绝缘监测参数为例，标准规定了绝缘电阻的监测范围、精度要求、上报周期和阈值设定规则，确保在双重或加强绝缘架构下能够实时感知绝缘性能的变化趋势，为故障预警和保护动作提供数据支撑。3.3通用应用对象应用对象是通信参数的功能性封装。标准采用面向对象的建模方法，定义了多类通用应用对象，主要包括：充电控制对象（负责充电流程的状态管理与控制指令交互）、量测信息对象（用于获取当前充电功率、累计电能等运行数据）、故障管理对象（用来传输故障码、报警信息并支持故障复位操作）以及配置管理对象（用于设备的参数配置和固件升级）。每个应用对象均包含对象标识符、属性列表、方法集合和事件通知机制等完整定义。这种面向对象的建模方式大幅提升了通信协议的模块化程度和复用效率。3.4安全机制与技术要点考虑到双重或加强绝缘架构的特殊性，标准在通信协议设计中融入了多重安全保障机制：-通信故障响应机制：明确规定了通信超时、数据校验失败、心跳信号丢失等异常场景下的默认安全行为-绝缘监测联动机制：将绝缘监测数据与通信系统联动，当监测值低于安全阈值时自动触发保护性断开-数据加密与认证机制：规定了通信数据的加密算法和身份认证流程，防止非法访问和恶意篡改四、主要参与单位介绍4.1中国电力科学研究院有限公司中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）是国家电网有限公司直属的科研创新机构，成立于1951年，是中国电力行业多学科、综合性的科研机构，也是我国电动汽车充电设施标准化工作的核心支撑单位。在IECTS61851-3-5:2023的编制过程中，中国电科院派出了资深技术专家深度参与标准草案的讨论和编制工作，在直流充电设备通信架构设计、绝缘监测参数定义、故障安全响应机制等方面提出了多项具有重要参考价值的技术提案。中国电科院在电动汽车充电互操作性测试、充电设施安全检测领域积累了丰富的实践经验，建有国家级电动汽车充电设施检测实验室，拥有大功率直流充电测试平台、充电互操作性测试系统等多台套关键设备，这些实践成果为标准技术条款的合理性验证提供了有力支撑。此外，中国电科院长期承担IECTC69国内技术对口单位的支撑工作，在连接中国电动汽车充电标准体系（如GB/T27930、GB/T18487系列）与国际标准体系之间发挥着重要的桥梁作用。五、标准实施的意义与影响5.1对电动汽车产业的技术引领价值从技术演进角度看，本标准的发布填补了直流充电设备在双重/加强绝缘架构下通信规范的国际空白，为高功率密度充电设备的设计提供了清晰的技术路径。随着碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等第三代半导体功率器件的广泛应用，充电模块的小型化和轻量化已成为行业趋势。双重/加强绝缘架构配合高效可靠的通信协议，将有效支撑下一代高功率密度充电设备的研发和产业化。5.2对充电基础设施建设的战略支撑作用在充电基础设施大规模建设的背景下，标准的实施将直接影响充电设备的采购选型、工程建设、运维管理和用户体验等各个环节。统一的通信参数定义大幅简化了系统集成难度，缩短了充电站的建设周期。对于运营商而言，标准化程度的提升也有效降低了对单一设备供应商的依赖，增强了市场竞争活力。5.3对国际化标准对接的促进作用本标准的发布也是中国专家实质性参与国际标准制定的重要成果。通过将中国在直流充电领域的技术实践和经验融入国际标准，有助于推动中国充电标准体系的国际化进程。六、结论与展望6.1标准价值总结IECTS61851-3-5:2023的发布和实施，标志着国际直流充电标准体系在适应新型绝缘防护架构方面迈出了重要一步。该标准不仅为保护依赖于双重或加强绝缘的直流供电设备提供了统一的通信规范，也为行业内各参与方提供了技术交流的共同语言。6.2未来发展方向展望未来，充电技术领域仍将面临深刻变革。350kW及以上大功率充电的规模化商用、兆瓦级充电标准（MCS，即MegawattChargingSystem）的推进、V2G双向充电技术的逐步成熟以及无线充电技术的持续演进，都将对通信标准的灵活性、安全性和可扩展性提出更高要求。在此背景下，IECTS61851-3-5:2023作为一项具有前瞻性的技术规范，其后续修订和升级方向将重点关注：与ISO15118系列标准在应用层面的深度协同、V2G场景下通信协议的扩展支持、更高安全等级（如功能安全）要求的引入，以及与各国充电标准的兼容性优化。中国将继续深度参与相关国际标准的制定工作，贡献更多技术方案和实践经验，推动全球充电标准的协同发展。参考文献[1]IECTS61851-3-5:2023,Electricvehiclesconductivechargingsystem-Part3-5:DCEVsupplyequipmentwhereprotectionreliesondoubleorreinforcedinsulation-Pre-definedcommunicationparametersandgeneralapplicationobjects[S].Geneva:IEC,2023.[2]IEC61851-1:2017,Electricvehicleconductivechargingsystem-Part1:Generalrequirements[S].Geneva:IEC,2017.[3]IEC61851-23:2014,Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclechargingstation[S].Geneva:IEC,2014.[4]IEC61851-24:2014,Electricvehicleconductivechargingsystem-Part24:DigitalcommunicationbetweenaD.C.EVchargingstationandanelectricvehicleforcontrolofD.C.charging[S].Genev