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摘要随着全球能源结构转型与新能源汽车产业的迅猛发展，直流快充技术作为解决电动汽车里程焦虑、提升用户补能体验的关键手段，其标准化建设已成为国际电工领域的重要议题。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》由国际电工委员会（IEC）发布，是当前直流充电设备领域最具权威性和指导性的国际标准之一。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术演进脉络、核心内容框架及其在国际范围内的应用现状，重点分析了标准在功率等级划分、充电控制导引电路、故障保护机制、电磁兼容要求以及通信协议兼容性等方面的关键技术规范。报告指出，该标准的发布实施有效填补了直流供电设备在安全要求和性能指标方面的国际标准空白，为全球直流充电设施的规划建设、设备制造及运营维护提供了统一的技术依据。展望未来，伴随高功率充电（HPC）、车辆到电网（V2G）及智能有序充电等新技术的规模化应用，IEC61851-23标准将持续迭代演进，并与ISO15118等通信标准深度融合，共同构建更加完善的车网互动标准化体系。关键词：直流充电；电动汽车供电设备；IEC61851；国际标准；充电安全；导电充电系统；标准化AbstractWiththeglobalenergystructuretransformationandtherapiddevelopmentofthenewenergyvehicleindustry,DCfastchargingtechnology—asacriticalmeanstoalleviaterangeanxietyandenhanceuserrefuelingexperience—hasmadeitsstandardizationanimportanttopicintheinternationalelectrotechnicalfield.IEC61851-23:2023,*Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclesupplyequipment*,publishedbytheInternationalElectrotechnicalCommission(IEC),isoneofthemostauthoritativeandinstructiveinternationalstandardsinthefieldofDCchargingequipment.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,technicalevolution,corecontentframework,andglobalapplicationstatusofthestandard,withafocusonkeytechnicalspecificationscoveringpowerlevelclassification,chargingcontrolpilotcircuits,faultprotectionmechanisms,electromagneticcompatibilityrequirements,andcommunicationprotocolcompatibility.ThereportpointsoutthatthepublicationandimplementationofthisstandardeffectivelyfillsthegapininternationalstandardsforsafetyrequirementsandperformanceindicatorsofDCsupplyequipment,providingaunifiedtechnicalbasisfortheplanning,manufacturing,andoperationofDCcharginginfrastructureworldwide.Lookingforward,withthelarge-scaledeploymentofhigh-powercharging(HPC),vehicle-to-grid(V2G),andsmartcoordinatedchargingtechnologies,IEC61851-23willcontinuetoevolveanddeeplyintegratewithcommunicationstandardssuchasISO15118,jointlybuildingamorecomprehensivestandardizationsystemforvehicle-gridinterconnection.Keywords:DCcharging;Electricvehiclesupplyequipment;IEC61851;Internationalstandard;Chargingsafety;Conductivechargingsystem;Standardization一、引言1.1立项背景全球汽车产业正经历以电动化、智能化、网联化为核心的深刻变革。根据国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》数据，2023年全球电动汽车销量已突破1400万辆，保有量超过4000万辆。中国、欧洲和美国作为三大主要市场，其电动汽车渗透率持续攀升，充电基础设施建设的需求呈爆发式增长态势。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，已成为高速公路沿途补能、城市公共充电枢纽及车队运营等场景的主流选择。然而，直流充电设备的技术复杂度远高于交流充电设备——其涉及高压大功率电能变换、复杂的充电控制逻辑、车辆与设备之间的实时通信以及多重安全保护机制。在国际标准层面，IEC61851系列标准是电动汽车导电充电系统的基础性标准框架，其中第23部分专门针对直流供电设备制定技术规范。随着充电功率从早期的50kW向350kW乃至更高功率等级跃升，以及新的充电控制需求（如即插即充、双向充电等）不断涌现，原有的技术条款亟需修订完善。在此背景下，IEC于2023年12月正式发布IEC61851-23:2023，替代此前版本，以适应产业发展的最新需求。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（IEC）发布，以下为该标准的基本信息概览：-标准编号：IEC61851-23:2023-英文名称：Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclesupplyequipment-发布机构：国际电工委员会（IEC）-发布日期：2023年12月13日-标准状态：现行有效-国际标准分类（ICS）号：43.120（电车）-语言版本：英语、法语（均为官方语言版本）-技术归口：IEC/TC69（电动汽车和电动工业车辆用电气设备技术委员会）-适用范围：额定供电电压不超过1000VAC或1500VDC的直流电动汽车供电设备该标准定位于直流供电设备的通用安全要求和性能规范，涵盖设备结构设计、电气安全、控制导引、通信接口、环境适应性等全方位技术要求。标准的发布对于统一全球直流充电设备的技术指标、保障充电过程的安全性、促进不同品牌车辆与充电设备之间的互操作性具有重要意义。二、标准技术内容概述2.1标准的总体框架IEC61851-23:2023在IEC61851-1（通用要求）的基础上，针对直流供电设备的特殊性进行了细化和补充。标准的主体结构包括以下几个方面：范围与规范性引用文件、术语和定义、分类方式、系统构成与功能要求、控制导引电路（ControlPilot，CP）要求、充电控制序列、故障保护条件、电磁兼容（EMC）要求、环境条件与防护等级等。2.2核心关键技术要求2.2.1功率等级与分类标准根据直流充电设备的输出功率将其划分为不同等级，涵盖从常规功率（≤50kW）、中等功率（50kW-150kW）到高功率（>150kW）的完整区间。不同等级的划分并非单纯以功率数值为界限，而是结合了输出电压范围、输出电流上限、冷却方式（自然冷却/强制风冷/液冷）等多维参数进行综合分类。标准特别针对目前快速发展的350kW以上超充设备增加了技术条款，对液冷接口、热管理系统的安全性能提出了明确要求。2.2.2控制导引与充电序列直流充电的控制导引电路是确保车辆与供电设备之间安全、有序完成充电过程的"神经系统"。标准详细规定了控制导引电路的电气参数（如PWM信号频率、占空比、电压电平）、状态定义（状态A至状态F）以及状态转换逻辑。同时，标准对充电启动序列进行了严格定义，涵盖物理连接确认、绝缘检测、低压辅助上电、预充电回路检查、主接触器闭合、充电功率调节和充电终止等完整流程。每个环节均给出了明确的时序要求和故障处理机制。2.2.3安全保护机制安全是直流充电设备标准化的核心关切。IEC61851-23:2023规定了多层级的保护机制要求：包括过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护、漏电保护及接地故障保护等基础电气保护。针对直流充电的特殊性，标准特别强化了以下方面的技术要求：-绝缘监测：在充电前和充电过程中持续监测直流回路的绝缘电阻，确保在绝缘性能下降时能够及时中断充电；-急停功能：要求设备配置可远程触发的紧急停机按钮和自动急停回路，具备冗余设计；-接触器粘连检测：主回路接触器需具备粘连监测功能，防止因接触器故障导致的异常带电；-防雷与过电压保护：规定了设备在雷电和操作过电压下的耐受能力要求。2.2.4通信与互操作性直流充电过程涉及车辆与供电设备之间的实时信息交互。IEC61851-23:2023在原有基于CAN总线通信的基础上，完善了与ISO15118（车辆到电网通信接口）的协同工作要求。标准明确了通信中断时的安全降级策略，即当通信链路异常时，系统须在限定时间内安全终止充电或转至本地控制模式。此外，标准对充电接口的机械尺寸、引脚定义、锁止机构等方面进行了协调统一，以保障不同制造商设备之间的物理互操作性。2.2.5电磁兼容（EMC）直流充电设备工作在大功率开关变换状态，其电磁干扰（EMI）特性显著。标准对设备的电磁发射和抗扰度提出了量化限值要求，涵盖传导发射、辐射发射、静电放电抗扰度、射频电磁场抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度及浪涌抗扰度等测试项目，并规定了相应的测试方法和判定准则。尤其是针对充电过程中可能对车载电子设备产生干扰的问题，标准补充了特定频段的发射限值规定。2.3环境适应性与可靠性考虑到直流充电设备广泛部署于露天环境，标准对不同气候区域的设备提出了明确的环境适应要求，包括但不限于：工作温度范围（通常为-30℃至+50℃）、相对湿度范围（5%-95%）、防护等级（室外设备须达到IP54及以上）、防盐雾腐蚀能力、抗紫外线老化性能等。同时，标准对关键元器件的使用寿命、维护周期和可靠性指标给出了推荐性要求。三、标准应用与影响3.1国际应用现状IEC61851-23:2023作为直流充电设备的支柱性国际标准，已被全球多个国家和地区的标准体系广泛采纳或引用。在欧盟层面，该标准被纳入CE认证的低电压指令（LVD）和电磁兼容指令（EMC）的协调标准清单，成为直流充电设备进入欧洲市场的强制性符合性依据。在中国，国家标准GB/T18487.1《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》在修订过程中积极参考了IEC61851-23的技术框架，同时结合国内充电接口标准GB/T20234.3进行了本土化适配。北美地区则通过UL2594和CSAC22.2No.281等标准与IEC61851-23在核心技术指标上保持一致。3.2产业链影响从产业链视角来看，该标准的影响贯穿了直流充电设备的全生命周期：在研发设计端，标准提供了明确的技术基线，降低了不同企业产品之间的技术壁垒；在制造端，统一的安全和性能要求促进了规模化生产和质量管控；在运营端，标准所规定的互操作性要求使得不同品牌的车辆能够在各类充电设施上获得一致的充电体验；在监管端，标准为市场准入、产品认证和事后监管提供了权威的技术依据。3.3与相关标准的关系IEC61851-23在IEC61851系列标准体系中处于承上启下的位置——它与IEC61851-1（通用要求）构成"通用+专用"的层级关系，与IEC61851-21-2（电动汽车无线充电系统EMC要求）、IEC61851-24（直流充电数字通信）形成互补体系，与ISO15118系列标准共同构建了物理层、传输层和应用层的完整通信协议栈。标准之间的协同配合，为日益复杂的充电应用场景（如自动充电、群充管理、有序充电等）提供了制度保障。四、主要起草单位介绍4.1国际电工委员会电动汽车技术委员会（IEC/TC69）IEC61851-23:2023由国际电工委员会（IEC）下设的第69技术委员会（TC69——电动汽车和电动工业车辆用电气设备技术委员会）负责归口管理并组织起草。IEC/TC69成立于1993年，是IEC体系中专门从事电动汽车电气标准化工作的技术委员会，其工作范围涵盖电动汽车传导充电系统、无线充电系统、电池更换系统、充电站与电网互动及电动工业车辆电气设备等多个领域。IEC/TC69的秘书处目前由法国国家标准机构（AFNOR）承担，主席和秘书团队汇聚了来自全球主要汽车制造国和充电技术领先国家的行业专家。委员会下设多个工作组（WG）和项目组（PT），其中与直流充电直接相关的工作组包括：WG3（充电电缆和插头）、WG4（直流充电通信协议）、WG5（供电设备安全要求）、WG6（无线电力传输）等。IEC61851-23:2023的修订工作主要由WG5牵头，联合WG3和WG4共同完成，历时近四年，经过多轮委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段，最终于2023年底正式发布。在标准制定过程中，来自中国、德国、美国、日本、韩国等主要汽车和充电设备生产国的国家委员会及企业代表深度参与，提交了丰富的技术提案和修订意见。中国作为全球最大的电动汽车市场之一，其代表团在充电控制策略、大功率充电热管理要求及直流绝缘监测等关键技术议题上贡献了重要技术方案。五、结论与展望IEC61851-23:2023的发布实施，标志着全球直流充电设备标准化工作迈上了一个新的台阶。该标准在继承既有技术框架的基础上，充分吸纳了近年来大功率充电、智能充电控制、高可靠性安全保护等领域的最新科技成果，为全球直流充电设施的健康有序发展提供了坚实的技术支撑。标准的实施将有效促进充电设备的互操作性，降低跨国贸易技术壁垒，推动电动汽车产业的全球化协同发展。展望未来，直流充电技术标准化工作将呈现以下几个发展趋势：第一，随着超充技术向600kW乃至1MW功率等级迈进，标准需持续拓展高功率充电的技术条款，包括液冷接口的标准化、热管理的安全阈值以及电网适配性要求；第二，电动汽车作为分布式储能单元参与电网调节（V2G）的商业模式日趋成熟，双向充电的安全要求和控制协议将成为标准修订的重点方向；第三，随着人工智能和车联网技术的深度渗透，充电设备的智能化水平和网络安全防护能力将被纳入标准考量范围；第四，面向无线充电、自动充电等新型补能方式，IEC/TC69正在同步推进相关标准的制定，未来将与IEC61851-23形成有机衔接。建议各国标准化机构宜积极跟踪IEC/TC69工作动态，深度参与国际标准制定过程，同步推进本地标准的修订升级，共同构建覆盖全面、技术领先、协调统一的全球电动汽车充电标准化生态体系。参考文献[1]IEC61851-23:2023,Electricvehicleconductivechargingsystem-Part23:DCelectricvehiclesupplyequipment[S].Genev