ISO 15118-102025 道路车辆 车辆到电网通信接口 第10部分单对以太网的物理层和数据链路层要求标准立项发展报告

道路车辆车辆到电网通信接口第10部分:单对以太网的物理层和数据链路层要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Roadvehicles—Vehicletogridcommunicationinterface—Part10:Physicallayeranddatalinklayerrequirementsforsingle-pairEthernet摘要关键词：车辆到电网通信；单对以太网；物理层；数据链路层；ISO15118；V2G；标准化AbstractWiththerapidgrowthoftheelectricvehicleindustryandthecontinuousadvancementofVehicle-to-Grid(V2G)technology,efficientandreliablecommunicationbetweenvehiclesandthepowergridhasbecomeoneofthekeytechnologiessupportingthedevelopmentoftheEnergyInternet.TheISO15118series,asthecoreinternationalstandardinthefieldofvehicle-to-gridcommunicationinterfaces,providesaunifiedframeworkforinformationexchangebetweenelectricvehiclesandcharginginfrastructure.OnMarch6,2025,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO)officiallyreleasedISO15118-10:2025,focusingontheapplicationofSingle-PairEthernet(SPE)technologyinV2Gcommunication,withspecifictechnicalspecificationsforthephysicallayeranddatalinklayer.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,compilationprocess,coretechnicalcontent,andindustrialsignificanceofthisstandard,analyzingtheadvantagesofSPEtechnologycomparedwithtraditionalcommunicationmethods.Thereportelaboratesonthetechnicalrequirementsregardingtransmissionrate,cablelength,electromagneticcompatibility,andpowerconsumptioncontrol,andprovidesadetailedintroductiontotheorganizationalstructureandtechnicalcontributionsofthemaindraftingunit.ThisreportconcludesthatthereleaseofISO15118-10:2025fillsthestandardizationgapinthephysicalanddatalinklayersofV2Gcommunication,holdssignificantimportanceforpromotingthehigh-qualitydevelopmentoftheV2Gindustryanddeepeningtheintegrationofelectricvehicleswithrenewableenergy,andprovidesanimportantinternationalreferenceforthedevelopmentofrelevantnationalstandardsandtechnicalresearch.Keywords:Vehicle-to-Gridcommunication;Single-PairEthernet;Physicallayer;Datalinklayer;ISO15118;V2G;Standardization一、引言1.1研究背景全球能源结构转型和碳中和目标的推进，使得电动汽车（ElectricVehicle,EV）产业迎来了前所未有的发展机遇。电动汽车不仅是交通运输领域减碳的重要途径，更凭借其储能特性成为智能电网中不可或缺的可调资源。车辆到电网（Vehicle-to-Grid,V2G）技术通过双向电能流动和信息交互，使电动汽车能够在用电高峰时段向电网回馈电能，在低谷时段吸收电能进行存储，从而实现削峰填谷、平衡负荷、提升可再生能源消纳能力等多重价值。车网互通的实现依赖于车辆与充电桩（供电设备，EVSE）之间的高效、安全、标准化的通信。自2009年起，国际标准化组织ISO/TC22/SC31（道路车辆技术委员会数据通信分技术委员会）联合IEC/TC69（电动道路车辆和电动工业卡车技术委员会），着手制定ISO15118系列标准，旨在建立车辆到电网通信接口的全球统一规范。该系列标准涵盖了从应用层、传输层到网络层的完整协议栈，是实现智能充电、即插即充（PlugandCharge）和双向充放电的关键技术基础。1.2标准立项的必要性随着V2G应用场景的不断拓展和通信数据量的持续增长，现有标准体系在底层通信技术方面面临新的挑战。ISO15118系列标准此前主要依托于控制局域网络（CAN）和电力线通信（PLC）技术实现物理层和数据链路层的通信。然而，随着自动驾驶、车载信息系统等功能对高带宽通信的需求日益迫切，以及充电基础设施对通信实时性、可靠性和安全性要求的不断提升，传统通信方式逐渐显现出传输速率有限、带宽不足、抗干扰能力有待提高等问题。单对以太网（Single-PairEthernet,SPE）技术作为一种新兴的工业以太网通信技术，仅需一对双绞线即可实现以太网通信，兼具高传输速率、远距离传输、低功耗和轻量化线束等优势，被业界视为车载和工业通信领域的重要发展方向。在此背景下，国际标准化组织启动了ISO15118-10标准的制定工作，旨在为V2G通信系统定义基于单对以太网的物理层和数据链路层技术要求，以填补现有标准体系在这一领域的空白。1.3标准基本信息-标准编号：ISO15118-10:2025-标准全称：道路车辆车辆到电网通信接口第10部分:单对以太网的物理层和数据链路层要求-英文名称：Roadvehicles—Vehicletogridcommunicationinterface—Part10:Physicallayeranddatalinklayerrequirementsforsingle-pairEthernet-发布机构：国际标准化组织（ISO）-分类号：电车-发布日期：2025年3月6日-标准状态：现行-国别：国际组织-语言：英语二、单对以太网技术概述单对以太网（SPE）是一种基于IEEE802.3协议族的新型以太网物理层技术，核心特征在于仅使用一对铜质双绞线即可完成以太网数据的双向传输。相较于传统以太网通常需要两对或四对线缆的传输方式，SPE在保证通信性能的同时，显著减少了线缆数量、连接器引脚和布线空间需求。SPE技术的标准化工作主要由IEEE802.3工作组推动，现已形成多个子标准，包括IEEE802.3cg（10BASE-T1L和10BASE-T1S）、IEEE802.3bw（100BASE-T1）和IEEE802.3bp（1000BASE-T1）等。其中，10BASE-T1L支持长达1000米的传输距离，适用于工业自动化和过程控制等远距离通信场景；10BASE-T1S则针对较短距离的多点通信进行了优化；100BASE-T1和1000BASE-T1则分别提供100Mbps和1Gbps的传输速率，主要面向车载网络应用。在车载环境中，SPE技术具有以下几方面显著优势：第一，线束简化带来显著的重量减轻，对于提升电动汽车续航里程具有积极意义；第二，传输速率远高于传统的CAN总线（最高8Mbps）和LIN总线（最高20kbps），可满足V2G通信中大量数据快速交换的需求；第三，基于以太网的通信架构具有良好的互操作性和可扩展性，便于与车载骨干网络及外部通信系统实现无缝对接；第四，SPE支持确定性通信和强大的诊断功能，有助于提升系统的可靠性和可维护性。三、标准主要内容解析3.1物理层技术要求在传输性能方面，标准对不同速率模式下的物理层信令要求进行了详细定义，涵盖发送电平、接收灵敏度、抖动容限和误码率等核心指标。同时，标准充分考虑了V2G通信场景中强电磁干扰的实际情况，对物理层的电磁兼容性（EMC）提出了严格要求，包括辐射发射限值、传导发射限值和抗扰度等级，以保证通信系统在充电桩密集部署、大功率电力电子设备频繁启停的恶劣电磁环境中依然能够保持稳定可靠的通信链路。3.2数据链路层技术要求在数据链路层，ISO15118-10:2025规定了基于以太网MAC（介质访问控制）层的数据帧格式、地址分配机制、差错检测与纠正机制，以及流量控制策略。标准在兼容标准以太网帧结构的基础上，针对V2G通信的特殊性进行了适当优化，在保证与上层协议（如TCP/IP、V2GTP等）良好衔接的同时，提高了链路建立和恢复的效率。值得关注的是，标准充分考虑了V2G场景中会话建立、身份认证、密钥协商和计费信息交换等操作对通信实时性和确定性的较高要求，明确引入了IEEE802.1Qbb优先级流量控制和IEEE802.1Qav时间敏感网络（TSN）中的相关机制。通过配置适当的优先级队列和带宽预留策略，确保关键控制指令和数据交换能够获得低延迟、低抖动的传输服务，防止通信拥塞导致充电控制指令超时或丢失，从而有效保障车网互动的安全性和用户体验。3.3通信建立与链路管理标准对通信链路的建立、监控、维护和断开流程进行了详细规范。在链路初始化阶段，标准定义了物理层链路同步和设备能力协商的完整流程，明确了物理层训练序列格式、能力参数交换机制以及兼容性匹配规则。在通信过程中，标准规定了对链路质量进行持续监控的机制，包括对信号强度、信噪比和误码率等参数进行实时监测的方法和阈值设定，并定义了在链路质量下降时采取告警或降级运行等应对措施的具体程序。此外，标准还涵盖了连接器断开检测、电源管理状态转换和故障恢复机制等内容，为V2G通信系统的鲁棒性设计提供了全面的规范性指导。四、标准的产业价值与应用前景4.1对V2G产业发展的推动作用ISO15118-10:2025的发布，对V2G产业链的各个环节均产生了深远影响。对于整车企业而言，该标准提供了明确的技术依据，有助于在车型开发阶段将V2G通信功能纳入整体电子电气架构设计，减少后期集成和适配的成本。对于充电设施运营商而言，标准化的物理层和数据链路层接口意味着不同品牌、不同型号的充电桩能够与各类电动汽车实现互操作，降低了基础设施建设的复杂性和运维成本。4.2对新型电力系统建设的支撑作用随着可再生能源占比的持续提升，电力系统对灵活性资源的需求日益迫切。V2G技术赋予电动汽车双向调节能力，使其能够作为分布式储能单元参与电网调频、调峰和备用等辅助服务。ISO15118-10:2025为V2G通信提供了高带宽、低延迟、高可靠性的底层传输保障，使得大规模电动汽车参与电网互动的实时性、安全性和可控性均得到了显著提升。这对于构建以新能源为主体的新型电力系统、实现"双碳"目标具有重要的战略意义。4.3标准的国际影响与国内对接ISO15118-10:2025作为一项国际标准，其发布将深刻影响各国V2G技术标准的制定方向。目前，我国已建立了较为完善的新能源汽车标准体系，全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）和全国电动车辆标准化技术委员会在V2G通信领域持续跟踪国际标准动态，并同步开展相关国家标准的制修订工作。ISO15118-10:2025的发布为我国在该领域的技术研发、标准制定和产业发展提供了重要的国际参考，有助于促进国内外技术路线的协调统一，为中国电动汽车产业"走出去"提供了有力的标准支撑。五、主要起草单位及相关组织介绍国际标准化组织下设的道路车辆技术委员会（ISO/TC22）是ISO15118-10:2025标准的归口管理机构，其分技术委员会SC31（数据通信分技术委员会）具体负责该标准的技术制修订工作。ISO/TC22成立于1947年，是国际标准化组织中最活跃的技术委员会之一，其工作范围涵盖道路车辆的设计、制造、试验、安全和环保等各个方面，所制定的标准在全球汽车行业具有广泛的认可度和深远的影响力。在ISO15118-10:2025的制定过程中，各国标准化机构和行业企业均积极参与。以德国为例，德国汽车工业协会（VDA）及其成员企业——包括宝马集团、大众汽车、奥迪和戴姆勒等——在V2G通信技术领域积累了深厚的技术经验。其中，宝马集团作为电动汽车产业的先行者，长期深度参与ISO15118系列标准的制定工作，在单对以太网应用于车载通信的架构设计、物理层参数优化和PHY芯片需求定义等方面贡献了重要力量。在V2G通信架构中，物理层芯片（PHY）是实现数据可靠传输的核心器件。目前，博通（Broadcom）、美满电子（Marvell）、恩智浦（NXP）和德州仪器（TI）等国际半导体企业均在积极布局车载SPEPHY芯片的研发，并参与相关标准的制定和验证工作。例如，恩智浦在车载网络领域拥有超过20年的技术积累，其推出的SJA1110等车载以太网交换机产品已被多家主流整车企业采用。这些企业在ISO15118-10:2025制定过程中，从芯片可实现性、工艺可行性和成本可接受性等多个维度提供了实践数据，为标准的科学制定提供了一手支撑。中国在该领域同样深度参与，中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）作为ISO/TC22的国内技术对口单位，积极组织国内相关企业和科研机构参与ISO15118-10国际标准研讨。华为技术有限公司依托其在通信领域的技术积累，在车载以太网物理层高速传输技术方面参与了多项专题讨论，比亚迪股份有限公司凭借在电动汽车整车研发和充电互操作领域的工程实践，就充电通信链路的可靠性和场景适应性提出了建设性建议，为标准的完善贡献了中国方案。六、结论与展望ISO15118-10:2025《道路车辆车辆到电网通信接口第10部分:单对以太网的物理层和数据链路层要求》的正式发布，是V2G通信标准化进程中一座重要的里程碑。该标准的制定历经充分的产业调研和技术论证，凝聚了全球各主要汽车制造商、半导体企业、通信技术公司、科研机构和标准化组织的集体智慧。标准立足V2G通信场景的实际需求，对单对以太网的物理层传输参数、数据链路层协议机制、链路管理和系统互操作性要求进行了全面而系统的技术规范，填补了现有标准体系在底层通信技术方面的空白。从技术层面而言，该标准顺应了车载通信宽带化、以太网化的发展趋势。从产业层面而言，该标准的发布有望加速V2G技术的规模化商用进程，推动车、桩、网之间的高效互联互通。从战略层面而言，该标准为电动汽车与能源系统的深度融合提供了重要的技术支撑，有助于释放电动汽车作为移动储能单元的巨大潜力。展望未来，随着ISO15118-10:2025在全球范围内的推广实施，V2G通信技术将朝着更高带宽、更低时延、更强安全性、更好互操作性的方向发展。与此同时，我国应积极跟踪国际标准最新动态，加快国内相关标准的修订和衔接，在单对以太网芯片、通信协议栈和测试验证等方面加强自主研发，积极推动我国自主技术成果融入国际标准体系，努力从标准化"跟随者"向"贡献者"转变，在全球V2G标准生态中贡献更多"中国智慧"，推动我国新能源汽车产业实现从"规模领先"向"技术引领"的跨越式发展。参考文献[1]ISO15118-10:2025,Roadvehicles—Vehicletogridcommunicationinterface—Part10:Physicallayeranddatalinklayerrequirementsforsingle-pairEthernet[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO15118-1:2019,Roadvehicles—Vehicletogridcommunicationinterface—Part1:Ge