IEC TS 61851-3-72023 电动汽车导电充电系统.第3-7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.电池系统通信标准立项发展报告

电动汽车导电充电系统第3-7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电池系统通信标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IECTS61851-3-7:2023ElectricVehiclesConductiveChargingSystem-Part3-7:DCEVSupplyEquipmentWhereProtectionReliesonDoubleorReinforcedInsulation-BatterySystemCommunication摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，直流快充技术作为解决续航焦虑和缩短充电时间的关键手段，已成为新能源汽车基础设施建设的重要方向。在直流充电过程中，电动汽车供电设备与车载电池系统之间的通信安全直接关系到充电过程的可靠性与人员安全，尤其是在保护依赖于双重或加强绝缘的特定拓扑结构下，通信协议和接口规范的重要性愈发凸显。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的技术规范IECTS61851-3-7:2023《电动汽车导电充电系统第3-7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电池系统通信》展开系统研究。报告首先梳理了该标准的项目背景、编制历程和国际标准体系定位，继而深入解析了标准的技术框架、核心内容和关键创新点，重点阐述了其在充电安全机制、通信协议架构、绝缘协调配合等方面的技术突破。在此基础上，报告分析了该标准对电动汽车直流充电产业的技术引领作用，讨论了标准在全球范围内的应用现状与实施路径，并对未来发展趋势进行了展望。本报告旨在为行业主管部门、标准化工作者、电动汽车及充电设施研发制造企业提供全面、专业的标准信息参考和实施指导。关键词：电动汽车；直流充电；导电充电系统；双重绝缘；加强绝缘；电池系统通信；IEC61851Keywords:ElectricVehicles;DCCharging;ConductiveChargingSystem;DoubleInsulation;ReinforcedInsulation;BatterySystemCommunication;IEC61851一、引言在各类充电技术路线中，直流快充凭借其充电功率大、充电时间短的优势，正逐步成为公共充电网络的主流选择。从早期的50kW快充到当前已在规模化部署的350kW大功率充电，以及面向未来的兆瓦级充电系统（MCS），直流充电技术的演进对标准化工作提出了全新的挑战。尤其在功率等级不断提升的背景下，充电设备的安全保护机制、通信架构的可靠性、以及与大功率电池系统之间的协同匹配问题，日益成为制约产业发展的核心技术瓶颈。IEC61851系列标准作为全球电动汽车传导充电领域最具权威性的基础性标准体系，历来受到各国的高度重视和广泛采用。其中，IECTS61851-3-7:2023是该系列标准的第3-7部分，专门针对一种特定的技术场景——即保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备中的电池系统通信问题。该技术规范于2023年7月18日由国际电工委员会正式发布，填补了该特定技术领域国际标准的空白，对于保障直流充电安全、规范电池系统与充电设备之间的信息交互具有重要意义。二、标准编制背景与过程2.1产业发展需求驱动直流充电系统的技术架构较交流充电系统更为复杂，涉及AC-DC功率变换、DC-DC电压匹配、电池管理系统（BMS）与充电桩之间的实时通信、绝缘监测与保护等多重技术环节。当直流充电设备的保护依赖于双重绝缘或加强绝缘时，意味着设备的基本绝缘和保护绝缘之间的协调配合对安全性能起着决定性作用，这要求系统各部分——包括通信系统——的设计必须在绝缘协调的整体框架下进行。然而，在IECTS61851-3-7发布之前，国际上尚缺乏针对这一特定保护拓扑下电池系统通信的专项标准。各制造商在通信协议实现、接口定义、数据格式等方面存在较大差异，导致互联互通性不足、安全隐患难以统一管控等问题逐渐暴露。尤其是在欧洲市场，随着大功率直流充电桩的快速部署，不同品牌车辆与充电设备之间的兼容性问题已成为行业痛点。2.2标准化需求识别IEC/TC69（电动汽车和电动工业车辆标准化技术委员会）在长期跟踪直流充电技术发展趋势的过程中，识别到以下标准化需求：第一，需要明确在双重或加强绝缘保护架构下的通信系统设计要求，包括电气隔离、信号传输、数据安全等方面；第二，需要统一电池系统与直流供电设备之间的通信协议和交互流程，以提高不同制造商设备之间的互操作性；第三，需要为绝缘协调设计提供通信层面的技术支撑，确保通信系统的安全性能与整体绝缘保护策略相匹配。2.3编制过程与时间线IECTS61851-3-7的编制工作由IEC/TC69下属的工作组负责推进。从项目提案（NP）到最终发布，经历了以下关键阶段：-提案立项阶段：项目提案经成员国投票通过后正式立项，成立专项工作组负责标准起草。-工作组草案阶段：工作组召集各国专家针对标准的技术框架、核心条款开展多轮技术讨论和草案编制。-委员会草案阶段：草案升级为委员会草案（CD），分发至各国家委员会征求意见。-最终草案投票阶段：在技术内容达成共识后形成最终国际标准草案（FDIS），进行正式投票。-标准发布阶段：2023年7月18日，IECTS61851-3-7:2023经批准后正式发布。三、标准技术内容解析3.1标准定位与技术范围IECTS61851-3-7明确适用于保护依赖于双重或加强绝缘的直流电动汽车供电设备，其标准定位可从以下几个维度理解：适用设备范围：标准适用于直流电动汽车供电设备（DCEVSupplyEquipment）中，保护方式依赖于双重绝缘或加强绝缘的部分。这一保护策略通常应用于没有保护接地或保护接地不可靠的场景，对绝缘系统的完整性提出了更高要求。通信范围界定：标准所规范的电池系统通信，涵盖了直流供电设备与电动汽车电池系统之间为实现安全、高效充电所需的信息交互，包括充电控制指令、电池状态数据、安全保护信息等。技术规范性质：作为IEC技术规范（TechnicalSpecification,TS），该文件属于前瞻性技术领域的规范性文件，旨在快速响应技术发展需求，为后续升级为国际标准（IS）奠定基础。3.2标准架构与关键技术要求标准在技术架构上围绕以下几个核心层面展开：通信物理层与电气隔离要求：在双重或加强绝缘保护架构下，通信系统的电气隔离设计至关重要。标准对通信接口的电气参数、隔离耐压水平、信号传输特性提出了明确要求，确保通信系统在正常工作状态和故障状态下均能满足绝缘协调的安全要求。通信协议与数据交互：标准规定了电池系统与供电设备之间的通信协议框架，涵盖通信启动流程、数据帧格式、报文类型定义、超时处理机制等。特别针对大功率充电场景下的高实时性要求，对通信时序和响应时间进行了约束。安全保护与故障处理：在通信中断、数据异常、绝缘故障等异常情况下，标准要求系统能够及时进入安全状态。例如，当通信超时或数据校验失败时，充电系统应能在规定时间内安全中断充电过程。绝缘协调与保护配合：标准将通信系统的设计要求纳入整体绝缘协调框架，确保通信系统的绝缘水平与设备的双重或加强绝缘保护策略相匹配。这包括对通信隔离器件（如光耦、磁耦、容耦等）的选型要求、爬电距离和电气间隙的规定等。3.3与其他标准的协调关系IECTS61851-3-7在IEC61851系列标准框架中占据明确的定位。它是对IEC61851-23（直流充电系统）和IEC61851-24（直流充电控制通信）的有益补充和细化：IEC61851-23规定了直流充电设备的通用安全要求，IEC61851-24侧重于充电控制通信的数字通信协议（基于CAN/PLC），而IECTS61851-3-7则聚焦于保护依赖于双重或加强绝缘这一特定安全策略下的通信系统要求。此外，该标准与ISO15118系列标准（车辆到电网通信接口）、IEC62955（直流剩余电流检测装置）等标准之间也存在技术关联与协调，共同构建了完整的直流充电标准生态体系。同时，该标准的发布也为中国、欧盟等主要国家和地区的充电标准制修订提供了重要的国际参考依据，有助于推动全球范围内直流充电技术标准的统一和协调发展。四、标准实施与应用前景4.1技术引领作用IECTS61851-3-7的发布对行业具有显著的技术引领作用。首先，标准首次在IEC层面系统规范了双重/加强绝缘保护架构下的通信系统设计要求，为采用该技术路线开展产品研发的企业提供了明确的技术指引。其次，标准的通信协议框架和互操作性要求，有助于打破不同厂商之间的技术壁垒，推动直流充电设备与各类电动汽车之间的广泛兼容。此外，标准对通信安全机制和故障处理策略的规范，为提升直流充电系统的整体安全性提供了制度化保障。4.2行业应用价值对于充电设备制造商，该标准是产品设计、开发和测试验证的重要依据。按照标准要求开展产品研发，有助于缩短产品认证周期，降低合规风险。对于整车企业，标准中关于电池系统通信的规范要求为车载充电接口和BMS通信模块的设计提供了参考。对于检测认证机构，该标准为直流充电设备的通信性能和安全性检测提供了系统的技术依据。对于终端用户，标准的实施将有效提升充电过程的便捷性和安全性，改善用户体验。4.3全球应用情况该标准自发布以来，已引起全球电动汽车产业界的广泛关注。欧洲、中国、日本、韩国等主要电动汽车市场的标准化机构和行业组织正在积极研究将该标准转化为区域标准或国家标准的技术路径。中国的相应标准化技术机构也在密切跟踪该标准的实施动态，评估其在中国的适用性和转化可行性。五、标准化组织与主要参与单位介绍5.1IEC/TC69概况IECTS61851-3-7由国际电工委员会电动道路车辆和电动工业载货卡车技术委员会（IEC/TC69）制定。IEC/TC69成立于1968年，是IEC体系中负责电动汽车电气标准化工作的核心技术委员会，其工作范围涵盖电动汽车的电驱动系统、储能系统、充电系统以及与电网的交互等多个技术领域。5.2主要参与单位介绍该标准的编制工作汇聚了来自全球主要工业国家的专家力量。菲尼克斯电气（PhoenixContact）作为全球电气连接和工业自动化领域的领军企业，在充电接口技术和通信系统领域具有深厚积累，在标准制定过程中贡献了其在充电通信接口物理层设计、绝缘协调和电磁兼容（EMC）方面的核心技术和工程经验，为确定通信系统在双重/加强绝缘架构下的电气安全要求和试验方法提供了关键的技术输入与实验数据支持。此外，中国电力企业联合会作为中国的国家委员会成员单位，组织国内相关研究机构和骨干企业深度参与了标准的讨论和意见反馈工作，在充电控制导引电路与电池管理系统交互逻辑等方面提出了建设性意见。德国VDE、法国UTE等欧洲国家委员会也在标准草案的不同阶段提出了系统性的技术评审意见，推动了标准技术内容的不断完善。5.3标准工作组机制为确保标准编制工作的科学性、透明性和高效性，IEC/TC69组建了专门的工作组负责该标准的编制工作。工作组成员来自全球主要的电动汽车制造商、充电设备企业、电力公司、研究机构和检测认证机构，覆盖了产业链的各个环节。工作组通过定期会议、在线讨论、技术函审等多种方式开展协作，在充分协商的基础上推动技术共识的形成。六、结论与展望IECTS61851-3-7:2023作为国际电工委员会在电动汽车直流充电领域的一项重要技术规范，系统解决了保护依赖于双重或加强绝缘的直流供电设备中电池系统通信的标准缺失问题。该标准立足产业实际需求，科学界定了通信系统的技术要求，合理规范了通信协议与安全交互机制，为直流充电设备的安全可靠运行提供了国际层面的技术支撑。标准的发布不仅填补了该细分领域国际标准的空白，更为全球直流充电产业的健康有序发展注入了新的技术动力。展望未来，随着350kW及以上大功率充电技术的商业化进程加速以及兆瓦级充电系统（MCS）从概念验证走向工程应用，直流充电系统的通信架构和安全机制将面临更大功率等级、更复杂应用场景和更严格安全要求的多重挑战。IECTS61851-3-7所确立的技术原则和安全设计理念有望在大功率充电通信标准的后续迭代中发挥重要作用。同时，随着通信技术的发展，以太网通信、无线通信等新兴技术手段在充电场景中的应用也将逐步提上议事日程。可以预见，IECTS61851-3-7作为现行有效的技术规范，将在未来一定时期内持续为该领域的技术进步和产业发展提供标准化支撑，并有望在完成技术验证和市场实践积累后升格为完整的国际标准，进一步巩固其在全球直流充电标准体系中的核心地位。围绕该标准的推广应用、实施反馈和后续修订工作，也将成为IEC/TC69及各国标准化机构在未来一段时间内的重要工作方向。参考文献[1]IECTS61851-3-7:2023,Electricvehiclesconductivechargingsystem-Part3-7:DCEVsupplyequipmentwhereprotectionreliesondoubleorreinforcedinsulation-