IEC PAS 62840-32021 电动车辆蓄电池交换系统第3部分与可拆卸RESS蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统的特殊安全性和互操作性要求标准立项发展报告

电动车辆蓄电池交换系统第3部分：与可拆卸RESS/蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统的特殊安全性和互操作性要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricVehicleBatterySwapSystem-Part3:ParticularSafetyandInteroperabilityRequirementsforBatterySwapSystemsOperatingwithRemovableRESS/BatterySystems摘要随着全球电动汽车产业的快速发展，动力电池补给方式的多元化和标准化已成为制约行业进一步发展的关键因素。蓄电池交换系统（BatterySwapSystem,BSS）作为与传导充电和无线充电并列的第三种能量补给方式，在提高车辆运行效率、降低用户购置成本、促进电池梯次利用和车网互动等方面展现出独特优势。然而，电池交换系统的安全性和互操作性缺乏统一的国际标准规范，导致不同制造商生产的可拆卸RESS/蓄电池系统与交换设备之间难以实现互联互通，制约了该技术的规模化推广应用。在此背景下，国际电工委员会（IEC）发布了IECPAS62840-3:2021《电动车辆蓄电池交换系统第3部分：与可拆卸RESS/蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统的特殊安全性和互操作性要求》，针对可拆卸电能存储系统（RESS）与蓄电池交换系统协同运行的特殊安全性防护和互操作性技术要求作出了系统规定。本报告对该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容、主要参与单位及其行业影响进行了全面梳理和深入分析，旨在为国内相关标准体系的建设和完善提供参考和借鉴。报告认为，该标准的发布填补了国际范围内蓄电池交换系统专项安全与互操作标准的空白，对于促进全球电动汽车能源补给基础设施的标准化建设具有里程碑式的意义。关键词：电动车辆；蓄电池交换系统；可拆卸RESS；安全性；互操作性；国际电工委员会；标准化Keywords:ElectricVehicle;BatterySwapSystem;RemovableRESS;Safety;Interoperability;IEC;Standardization一、引言1.1研究背景全球范围内，交通运输领域的碳减排已成为各国应对气候变化的核心议题之一。电动汽车以其零排放或低碳排放的特性，被公认为传统燃油汽车最主要的新能源替代方案。然而，动力电池的能量密度、充电时间和使用寿命等瓶颈问题长期制约着电动汽车的普及进程。在此背景下，蓄电池交换技术应运而生，通过快速更换已耗尽电池组的方式，在数分钟内即可完成能量补给，极大地改善了用户体验，尤其适用于出租车、物流车和公交车辆等高频使用场景。近年来，中国、欧洲和日本等主要经济体均在积极推进蓄电池交换技术的研发和示范应用。中国在换电模式方面已形成较为成熟的商业模式和技术积累，2020年以来陆续发布了多项换电相关的国家标准和行业标准；欧洲和日本也在积极探索换电技术在特定场景下的应用。但总体而言，各国家和地区在技术路线、安全要求和接口规范等方面存在显著差异，跨国家和跨制造商之间的换电设备与电池系统缺乏统一的技术规范，这已成为制约换电技术国际化和产业规模化的关键障碍。国际电工委员会（IEC）作为全球最具权威性的电工电子领域标准化组织，肩负着制定和发布国际电工标准的重要使命。IEC第69技术委员会（TC69，电动道路车辆和电动工业载货车）长期致力于电动汽车相关标准的制定工作，其中IEC62840系列标准专门针对蓄电池交换系统展开标准化研究，是国际层面唯一系统性地规范换电技术的标准体系。1.2标准基本信息IECPAS62840-3:2021由IECTC69归口管理，于2021年9月27日正式发布，标准语言为英语。该标准作为IEC62840系列标准的第3部分，聚焦于与可拆卸RESS/蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统的特殊安全性和互操作性要求，在IEC62840-1（通用要求）和IEC62840-2（安全要求）的基础上，进一步细化和补充了针对可拆卸RESS的特殊规定。标准当前状态为“现行”（Active），其电子版以加密PDF格式发布，售价为2104.0元人民币。二、标准立项背景与需求分析2.1行业技术与产业发展现状蓄电池交换系统的运行模式主要分为两类：一是面向固定车型的换电服务，即电池包与车辆底盘刚性连接，在专用换电站内通过机械装置实现整体更换；二是面向可拆卸RESS的换电服务，即电池系统设计为可便捷拆卸模块，可从车辆上手动或辅助拆卸后进行更换或充电。IECPAS62840-3:2021主要针对后者提出规范性要求，其涉及的可拆卸RESS/蓄电池系统广泛适用于电动两轮车、三轮车、轻型四轮车以及部分乘用车和商用车。从技术发展趋势来看，可拆卸RESS/蓄电池系统具有多方面的应用优势：其一，用户可以在不依赖专用换电站的情况下，通过更换备用电池实现能量补给，降低了基础设施的投资门槛；其二，电池可从车辆上拆卸后单独进行充电管理，有利于电池的状态监控和均衡维护，延长电池使用寿命；其三，可拆卸电池系统便于实施电池的梯次利用和回收管理，符合循环经济的发展理念。然而，可拆卸RESS/蓄电池系统在实际应用中面临一系列安全性挑战。由于电池可频繁拆卸和安装，连接器在反复插拔过程中可能出现磨损、接触不良等问题，易导致电气连接故障、局部过热或电弧放电；电池在运输和储存过程的振动、冲击和跌落可能引发机械损伤，进而带来热失控风险；非专业人员的手动操作也增加了误操作的可能性。这些特殊安全风险要求标准制定者提出针对性更强的技术规范。2.2标准化需求分析在IECPAS62840-3:2021发布之前，国际范围内尚缺乏专门针对与可拆卸RESS/蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统的安全性和互操作性技术标准。已有的IEC62840-1（2015年发布）和IEC62840-2（2016年发布）分别界定了蓄电池交换系统的通用术语和安全要求，但未对可拆卸RESS的特殊性作出详细规定。与此同时，各国在该领域的技术法规和标准存在明显差异：-中国已发布GB/T40032-2021《电动汽车换电安全要求》等系列标准，构建了较为完整的换电标准体系；-日本在电池更换方面侧重于轻型车辆的标准化，参与了IEC相关标准的制定；-欧盟通过《电池法规》（EU2023/1542）对可拆卸和可更换电池提出了强制性要求，这必将推动相关标准化工作的加速。这种碎片化的标准格局不利于跨国贸易和技术交流，亟需国际层面的统一标准进行协调和引领。正是在这一背景下，IEC决定在62840框架体系中增设第3部分，专门针对可拆卸RESS/蓄电池交换系统的特殊安全性和互操作性要求进行规范。三、标准主要技术内容3.1标准的适用范围与定位IECPAS62840-3:2021适用于与可拆卸RESS/蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统，其技术内容涵盖系统的安全性和互操作性两大核心维度。该标准作为IEC62840系列标准的重要补充，并非推翻或替代前两部分的规定，而是在其基础上针对可拆卸RESS的特殊特征提出更加细化和更具针对性的技术条款。标准同时适用于制造商、系统集成商、运营服务商和检测认证机构等相关方，为其设计、生产、检验和运营提供统一的技术依据。3.2安全性要求安全性是该标准的核心内容之一，涵盖了电气安全、机械安全、热安全、功能安全和环境适应性等多个维度。标准针对可拆卸RESS/蓄电池系统在交换过程中和交换完成后的典型工况，提出了以下主要安全技术要求：电气安全方面，标准对电池交换连接器的电气参数、绝缘性能、防护等级和机械寿命等提出了明确要求，确保连接器在反复插拔后仍能保持可靠的电气接触。同时，标准规定了电池交换过程中的电气联锁和保护机制，要求系统具备防止带负荷插拔、防止短路和防止反接的保护功能，并明确了对地漏电流和绝缘电阻的最低限值。机械安全方面，标准规定了可拆卸RESS/蓄电池系统的机械接口尺寸公差、锁止机构的结构强度和可靠性要求，以及电池安装后的固定方式。考虑到电池在拆卸、搬运和安装过程中可能受到的冲击和振动，标准还要求对电池箱体进行机械强度验证，并制定相应的试验方法。热安全方面，标准要求可拆卸RESS/蓄电池系统必须具备有效的热管理能力，确保电池在充放电和更换操作过程中温度始终处于安全范围之内。对于可能出现的电池热失控情形，标准还提出了早期的探测预警和防护要求，以保障操作人员和周边设施的安全。功能安全方面，标准要求蓄电池交换系统应具备完善的故障诊断、告警和保护功能。当系统检测到电池状态异常、连接异常或通讯故障时，应能及时采取安全中断等保护性措施，防止事故的扩大。3.3互操作性要求互操作性是实现不同制造商产品之间互联互通的关键。IECPAS62840-3:2021从物理接口、电气接口、通信协议和数据格式等多个层次对可拆卸RESS/蓄电池交换系统的互操作性提出了规范要求。在物理接口层面，标准规定了电池包的通用外形尺寸范围、定位结构和锁止接口的型式与尺寸，力求在满足不同容量和性能需求的前提下实现尽可能高的兼容性。在电气接口层面，标准统一了动力端子、辅助端子、通信端子的引脚定义和电气参数范围，要求不同制造商的产品在电气层面能够安全地进行连接和断开。在通信协议层面，标准推荐采用通用的通信协议架构，确保电池管理系统（BMS）与充电设备、交换设备之间的信息交互能够正确理解和响应。标准对通信的帧格式、报文周期、数据编码和错误处理机制进行了规范，为实现跨品牌互操作提供了协议基础。在数据格式层面，标准定义了电池信息交换所需的核心数据项，包括电池类型标识、额定容量、额定电压、健康状态（SOH）、荷电状态（SOC）和温度等关键参数，并统一了数据格式和单位，为信息共享和状态监控提供了统一依据。3.4试验方法与检验规则为确保上述安全性和互操作性要求的可验证性，标准还配套规定了相应的试验方法和检验规则。标准涵盖的试验项目包括但不限于：电气连接器的耐久性试验、绝缘耐压试验、振动冲击试验、温度循环试验、防尘防水试验、通信协议一致性测试和互操作测试等。各项试验均规定了明确的试验条件、试验步骤和合格判定准则，为第三方检测认证机构和制造商自检提供了技术依据。四、主要起草单位介绍4.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域的国际标准化工作。IEC总部位于瑞士日内瓦，现有正式成员和准成员覆盖全球170多个国家和地区，其制定的国际标准被各国广泛采用，对促进全球电工电子领域的国际贸易和技术交流发挥着不可替代的作用。IEC的组织架构由理事局（CB）、标准化管理局（SMB）、合格评定局（CAB）和市场战略局（MSB）等核心管理机构组成。标准制定工作按专业领域由各技术委员会（TC）和分技术委员会（SC）具体实施。截至2025年，IEC已发布国际标准及出版物超过8000项，涵盖从发电、输配电到终端用电设备的全产业链条，并与国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）共同构成了全球三大国际标准化机构。4.2IECTC69技术委员会IECPAS62840-3:2021由IECTC69（电动道路车辆和电动工业载货车技术委员会）负责制定。TC69成立于20世纪90年代，是IEC框架下专门负责电动道路车辆和电动工业载货车标准化的技术委员会，其工作范围涵盖车辆电气系统、动力电池系统、充电基础设施以及与电网互联等关键领域。近年来，TC69陆续发布了IEC61851系列（电动汽车传导充电系统）、IEC62196系列（电动汽车充电插头插座）、IEC62840系列（蓄电池交换系统）、IEC63110系列（电动汽车充换电管理协议）和IEC61850-7-420（分布式能源）等多项重要国际标准，为全球电动汽车产业的健康发展提供了坚实的标准化支撑。TC69下设多个工作组（WG）和项目组（PT），分别承担不同专题的标准编制任务。其中，与蓄电池交换系统直接相关的工作组汇集了来自中国、德国、日本、法国、美国等主要汽车工业国家的标准化专家，共同推进IEC62840系列标准的制修订工作。中国作为全球最大的电动汽车市场，在TC69中承担了积极角色，深度参与了包括IEC62840-3在内的多项标准的编制，为国际标准贡献了中国智慧和中国方案。IECPAS62840-3:2021的发布即是TC69各成员国专家紧密合作、围绕换电技术前沿问题深化标准化研究的重要成果。五、标准实施前景与行业影响5.1对产业发展的促进意义IECPAS62840-3:2021的发布对全球蓄电池交换技术产业发展具有多方面的促进意义。首先，该标准为可拆卸RESS/蓄电池交换系统的设计、制造和检验提供了统一的技术依据，有利于降低企业的研发成本和测试认证成本，加速产品市场化进程。其次，标准中关于互操作性的要求为不同厂商产品的互联互通奠定了技术基础，有助于构建更加开放和竞争的产业生态，避免市场碎片化。第三，统一的安全标准有助于提升消费者对换电技术的信任度，增强市场对换电模式的接受度，从而推动换电技术在更多场景中的规模化应用。5.2对中国标准化工作的启示中国在蓄电池交换技术领域的实践走在全球前列。全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）已组织制定了多项换电相关国家标准和行业标准，如GB/T40032-2021《电动汽车换电安全要求》、GB/T40432-2021《电动汽车换电设施术语》等，初步形成了换电标准体系框架。然而，国内标准与国际标准之间的衔接仍有待进一步加强。IECPAS62840-3:2021的发布为中国换电标准的国际化提供了重要契机。一方面，中国应积极参与IEC相关标准的维护和更新工作，将国内积累的技术经验和应用数据反馈到国际标准修订中，提升中国在国际标准化事务中的话语权；另一方面，应推动国内标准与IEC标准的协调一致，减少技术壁垒，便利产品和服务的国际流通。此外，中国在换电领域的先行经验，如换电站运营管理模式、电池资产管理模式、车电分离商业模式等，也可为IEC后续相关标准的制定提供实践参考。5.3未来发展趋势展望未来，蓄电池交换技术将在以下方向持续演进：其一，换电电池包的标准化和系列化程度将进一步提升，逐步形成覆盖不同车型和不同应用场景的标准电池系列；其二，电池交换系统将与智能电网深度融合，通过车网互动（V2G）技术实现电池的储能价值，增强电网的灵活性和韧性；其三，随着自动驾驶和共享出行的发展，换电技术有望在自动代客补能方面发挥更大作用，实现真正无人化的能源补给流程。IEC62840系列标准的持续完善，尤其是IECPAS62840-3的发布和后续转正修订，将为上述技术发展提供持续的标准化保障。六、结论IECPAS62840-3:2021《电动车辆蓄电池交换系统第3部分：与可拆卸RESS/蓄电池系统一起运行的蓄电池交换系统的特殊安全性和互操作性要求》是国际电工委员会在全球电动汽车产业蓬勃发展、换电技术快速迭代背景下推出的一项重要标准文件。该标准系统规定了可拆卸RESS/蓄电池交换系统在电气安全、机械安全、热安全、功能安全和互操作性等方面的技术要求和试验方法，填补了国际标准在该领域的空白，对于统一行业技术规范、促进产业互通、保障消费者安全具有重要的指导意义。本标准由IECTC69（电动道路车辆和电动工业载货车技术委员会）组织制定，凝聚了各成员国专家的集体智慧和实践经验，体现了国际社会在换电技术标准化方面的共识和决心。随着全球电动汽车保有量的持续增长，以及欧盟《电池法规》等政策对可拆卸电池的强制性要求不断落地，IECPAS62840-3:2021所确立的技术框架和核心指标将在更广泛的范围内发挥引领作用。未来，中国应持续深化参与IEC标准化工作，推动国内标准与国际标准的深度衔接，为全球换电技术进步贡献更多中国力量。参考文献[1]IECPAS62840-3:2021,Electricvehiclebatteryswapsystem-Part3:Particularsafetyandinteroperabilityrequirementsforbatteryswapsystems