ISO 5474-12024 电动道路车辆-车辆和外部电路之间电力传输的功能和安全要求-第1部分传导电力传输的一般要求标准立项发展报告

电动道路车辆——车辆和外部电路之间电力传输的功能和安全要求——第1部分：传导电力传输的一般要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricallyPropelledRoadVehicles—FunctionalandSafetyRequirementsforPowerTransferbetweenVehicleandExternalElectricCircuit—Part1:GeneralRequirementsforConductivePowerTransfer摘要关键词：电动道路车辆；传导电力传输；功能安全；充电互操作性；国际标准；ISO5474Keywords:Electricallypropelledroadvehicles;Conductivepowertransfer;Functionalsafety;Charginginteroperability;Internationalstandards;ISO5474一、引言1.1研究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。据国际能源署（IEA）统计，2023年全球电动汽车保有量已突破4000万辆，新车销售中电动汽车占比接近18%。中国作为全球最大的新能源汽车市场，2023年产销量均突破950万辆，连续九年位居世界首位。充电基础设施作为电动汽车产业发展的关键支撑，其安全性与标准化水平直接影响用户体验和产业可持续发展。在电动车辆与外部电路之间的电力传输领域，直流快充、交流慢充、无线充电等多种技术路线并存，各国标准体系存在差异，充电接口不兼容、通信协议不一致、安全要求不统一等问题日益突出，成为制约电动汽车跨区域、跨国界推广应用的技术瓶颈。1.2标准立项必要性ISO5474-1:2024的立项与发布，源于以下几个方面的迫切需求：第一，充电安全事件频发亟需统一规范。近年来，全球范围内电动汽车充电过程中发生的过热、过压、绝缘失效等安全事故时有发生，亟需从功能安全角度对传导电力传输提出系统性的技术要求。第二，多标准并存导致互操作性不足。当前全球存在GB/T、IEC61851、SAEJ1772、CHAdeMO等多种充电标准体系，各体系在控制导引电路、通信协议、安全策略等方面存在差异，影响充电设施跨标准兼容使用。第三，大功率充电技术进步提出了新要求。350kW及以上的大功率充电技术快速发展，对连接器温升控制、冷却系统、动态功率调配等功能安全提出了更高要求，亟待国际统一标准来规范。二、标准编制概况2.1编制机构与工作流程ISO5474-1:2024由国际标准化组织道路车辆技术委员会（ISO/TC22）下设的电动道路车辆分技术委员会（ISO/TC22/SC37）负责制定。该分技术委员会秘书处由法国标准化协会（AFNOR）承担，目前共有来自中国、德国、美国、日本、韩国、法国等二十余个国家的专家参与工作。标准的编制工作遵循ISO/IEC导则第1部分和第2部分的规定程序，经历了以下主要阶段：新工作项目提案（NP）阶段、工作组草案（WD）阶段、委员会草案（CD）阶段、国际标准草案（DIS）阶段、最终国际标准草案（FDIS）阶段以及正式出版阶段。从项目立项到正式发布，历时约36个月，充分体现了国际标准制定过程中各成员体之间的技术协商与利益平衡。2.2与相关标准的关系ISO5474-1:2024在标准体系中处于承上启下的关键位置。从纵向关系看，本标准属于ISO5474系列标准的第一部分，为该系列后续标准（涉及交流传导电力传输、直流传导电力传输、无线电力传输等具体技术类型的标准）提供基础和通用要求。从横向关系看，本标准与IEC61851（电动汽车传导充电系统）系列标准、IEC62196（电动汽车传导充电用插头、插座、车辆连接器和车辆插孔）系列标准、ISO15118（车辆到电网通信接口）系列标准等互为补充，共同构成电动车辆充电标准的完整体系。其中，ISO5474-1侧重于整车层面的功能与安全要求，而IEC61851侧重于充电设施侧的技术要求，两者在充电场景中形成完整闭环。2.3标准适用范围与目的ISO5474-1:2024适用于电动道路车辆（包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车等）与外部电路之间通过物理连接方式（即传导方式）进行电力传输的场景。标准的适用范围涵盖车辆侧的充电接口、车载充电机、电池管理系统、控制导引电路等，同时涉及车辆与外部充电设备之间的电气接口、通信接口和安全接口。标准的制定目的主要包括以下几个方面：（1）统一全球范围内电动车辆传导电力传输的功能要求和安全要求，减少因标准差异导致的技术壁垒；（2）确保不同制造商生产的电动车辆与不同品牌充电设施之间能够安全、可靠地完成电力传输；（3）为大功率充电、双向充放电（V2G）等新型应用场景提供功能安全基础；（4）为各国制定或修订电动汽车充电标准提供国际层面的参考框架。三、标准主要技术内容3.1电力传输系统架构与功能要求ISO5474-1:2024对电动车辆传导电力传输系统的整体架构进行了系统定义。标准将电力传输系统划分为车辆侧子系统、连接子系统（含电缆和连接器）以及供电侧子系统三大部分。在此基础上，标准明确了各子系统的功能边界和接口要求，包括但不限于：-功率传输功能：规定额定功率范围内的持续、稳定电力传输能力，明确有功功率和无功功率的控制要求；-控制导引功能：规定车辆与供电设备之间控制导引电路（ControlPilot）的电气参数、信号时序和状态转换逻辑，确保充电过程的顺序控制和异常响应；-通信功能：规定用于充电控制的高级通信（如基于PLC的通信方式）的功能要求，支持充电功率动态调节、充电过程监控和计费信息交互等；-保护功能：规定过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护、剩余电流保护、接地连续性监测等安全保护功能的要求。3.2安全要求安全性是ISO5474-1:2024的核心关注点。标准从人员安全、设备安全和环境安全三个维度建立了全面的安全要求体系。在人员安全方面，标准规定了充电过程中操作人员触及带电部件的防护要求，包括IP防护等级、绝缘配合、触摸电流限值等技术指标。标准要求带电部件在正常使用和合理可预见的异常情况下均不应暴露，连接器的插拔过程应避免产生电弧风险。在设备安全方面，标准引入了功能安全的概念和方法，要求电力传输系统应具备故障检测、故障响应和安全状态转换的能力。具体而言，系统应能够在检测到绝缘故障、接地故障、过温等异常情况时，在规定的响应时间内安全地中断电力传输或限制功率输出。在环境安全方面，标准考虑了电动车辆充电可能涉及的各种环境条件，包括温度范围（-30℃至+50℃）、湿度、盐雾、振动、电磁兼容等，要求电力传输系统在这些条件下均应满足规定的安全性能指标。3.3控制导引电路与通信协议控制导引电路是传导电力传输中车辆与供电设备之间信息交互的关键通道。ISO5474-1:2024对控制导引电路的物理层、协议层和应用层进行了详细规定。在物理层面，标准规定了导引信号的电压幅值、频率、占空比范围，以及导引电路在不同状态（如连接确认、充电准备、能量传输、充电结束等）下的电气特征。在协议层面，标准规定了状态转换的条件和流程，确保车辆与供电设备之间的状态机能够同步。标准同时涵盖了基于数字通信的高级控制功能，包括充电功率的实时调节、充电过程的远程监控和诊断、身份认证和授权管理等功能要求。这些要求为后续ISO15118系列标准（车网通信）提供了基础性的功能框架。四、主要创新点与技术突破4.1安全完整性等级要求的引入ISO5474-1:2024在电动汽车充电标准领域的一个创新点在于，首次在传导电力传输领域明确引入了功能安全完整性等级（SIL）的概念和要求。标准根据电力传输系统的不同功能和安全目标，采用基于风险分析的方法（如HARA分析）来确定相应的安全完整性等级目标，并据此提出系统的安全功能要求和避免系统性失效的技术措施。这一方法借鉴了ISO26262（道路车辆功能安全）的核心方法论，并将其拓展至车辆外部电力传输这一特定应用场景。4.2面向大功率充电的前瞻性设计标准在编制过程中充分考虑了大功率充电技术（充电功率超过350kW）的发展趋势，在连接器温升限值、冷却系统要求、功率动态调配机制等方面进行了前瞻性的技术规定。特别是对液冷充电系统中冷却液泄漏检测、温度监控冗余、功率降额策略等方面提出了明确的功能要求，为大功率充电技术的安全推广应用奠定了标准化基础。4.3双向电力传输功能的纳入考虑到车网互动（V2G）和车辆到家庭（V2H）等双向电力传输应用场景的快速发展，ISO5474-1:2024从功能设计的角度纳入了双向电力传输的功能要求。标准要求电力传输系统在架构设计阶段即为双向功率流动预留必要功能条件，并对双向传输状态下的安全策略和通信协议提出了功能层面的要求。五、标准实施与应用展望5.1国际应用前景ISO5474-1:2024作为国际标准化组织发布的正式标准，将在全球范围内产生广泛而深远的影响。首先，该标准为各国制定或修订电动汽车充电标准提供了统一的技术参考框架，有助于减少不同国家标准体系之间的技术差异，促进全球充电基础设施的互联互通。其次，标准的功能安全要求将推动电动汽车制造商和充电设备供应商在设计、生产和验证环节建立更加系统化的安全管理体系，从源头上降低充电安全风险。此外，标准中关于大功率充电和双向充电的功能要求，将为下一代充电技术的研发和推广提供重要的标准化指引。值得注意的是，ISO5474-1:2024与IEC61851系列标准在技术内容和应用范围上各有侧重、互相补充。ISO5474-1侧重于车辆侧的功能与安全要求，IEC61851则侧重于供电设备侧的技术规范。在实际应用中，两者需配合使用才能构成完整的充电系统标准体系。特别是在国际充电基础设施建设项目中，设计方通常需要同时参考两套标准以确保车辆与设施之间的兼容性。这种分工合作的格局有助于各标准化组织发挥各自的专业优势，避免重复和不一致。中国作为电动汽车产销大国，其GB/T系列标准与国际标准之间的协调互认也在持续推进中。本标准的发布预计将加速各国标准体系向国际标准靠拢的进程，降低跨国充电的兼容性障碍。5.2对中国标准体系建设的启示中国是电动汽车产业发展最快、市场规模最大的国家，标准化工作对于支撑产业健康发展具有重要意义。ISO5474-1:2024的发布为中国电动汽车充电标准体系的完善提供了重要参考。当前，中国已建立了以GB/T18487（电动汽车传导充电系统）系列标准、GB/T27930（电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议）、GB/T20234（电动汽车传导充电用连接装置）系列标准为核心的充电标准体系。随着ISO5474-1:2024国际标准的发布，中国相关标准化技术委员会应组织开展国际标准与国内标准的技术比对分析，识别差异点，评估是否需要在我国标准体系中引入功能安全完整性等级、双向传输功能要求等先进理念。同时，值得注意的是，中国现有的直流充电标准体系（基于GB/T27930和GB/T20234.3）采用的通信协议是CAN总线方式，而ISO5474-1所参考的通信架构更多基于控制导引电路与高级通信相结合的模式，两者在技术路线上存在差异。因此，在推进国际标准向国内落地转化的过程中，应充分评估通信协议差异对互操作性测试和充电基础设施兼容性的实际影响，在标准修订中统筹考虑兼容性策略。在标准供给侧，可借鉴ISO5474-1的框架思路，加快推动充电安全、大功率充电、双向充电等前沿领域标准的制定进程。在产业应用侧，应鼓励行业领军企业率先对标国际标准开展产品研发和验证，提升中国电动汽车产品和充电设施在国际市场的适应性。六、主要起草单位介绍ISO5474-1:2024标准的制定汇聚了全球多个国家和组织的技术力量，其中由中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）牵头组织中国专家团深度参与了标准制定工作，是该标准中国技术方案的重要贡献者。中国汽车技术研究中心有限公司成立于1985年，是隶属于国务院国有资产监督管理委员会的中央企业，总部位于天津市，是中国汽车行业权威的综合性技术服务机构。中心业务涵盖汽车标准化研究与服务、产品检测认证、工程技术咨询、政策研究等多个领域，在电动汽车整车安全、充电技术、电磁兼容、功能安全等方面具有深厚的技术积累和丰富的科研经验。在ISO5474-1标准制定过程中，中汽中心作为ISO/TC22/SC37的国内技术对口单位，组织国内相关科研院所、高校、整车企业、充电设施企业和检测机构组建了专项工作组。工作组在标准草案的各个阶段积极提出中国提案，特别是在充电安全要求、控制导引电路参数、环境适应性试验方法等方面贡献了大量具有行业实践基础的技术输入。中汽中心还组织开展了多项对比验证试验，为中国参与国际标准协调提供了扎实的试验数据支撑。中汽中心长期以来积极参与国际标准法规的制定与协调，在ISO/TC22（道路车辆）、ISO/TC22/SC37（电动道路车辆）、IEC/TC69（电动道路车辆和电动工业卡车）等多个国际标准化技术组织中担任重要职务。中心主导或参与制定了多项电动汽车领域国际标准和国家标准，为中国汽车产业融入国际标准化体系发挥了重要的桥梁和引领作用。七、结论与展望ISO5474-1:2024《电动道路车辆——车辆和外部电路之间电力传输的功能和安全要求——第1部分：传导电力传输的一般要求》的正式发布，是国际电动汽车标准化进程中的一个重要里程碑。该标准首次在国际层面系统性地建立了电动车辆传导电力传输的功能要求与安全要求框架，实现了从分散规定到系统规范的技术升级，为全球电动汽车充电产业的健康发展提供了统一的技术依据。从技术内容来看，ISO5474-1:2024体现了多个重要的发展趋势：功能安全理念与充电标准的深度融合、对前沿技术（大功率充电、双向充电）的前瞻性考量、以及以系统工程方法统筹车辆侧和设施侧技术要求的整体视角。这些技术特点使其不仅适用于当前的充电技术状态，也为未来技术演进预留了充分的扩展空间。参考文献[1]ISO5474-1:2024,Electricallypropelledroadvehicles—Functionalandsafetyrequirementsforpowertransferbetweenvehicleandexternalelectriccircuit—Part1:Generalrequirementsforconductivepowertransfer[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]IEC61851-1:2017,Electricvehicleconductivechargingsystem—Part1:Generalrequirements[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2017.[3]IEC62196-1:2022,Plugs,socket-outlets,vehicleconnectorsandvehicleinlets—Conductivechargingofelectricvehicles—Part1:Generalrequirements[S].Geneva:Intern