ISO 5474-32024 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3部分直流电力传输标准立项发展报告

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3部分：直流电力传输标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Electricallypropelledroadvehicles—Functionalandsafetyrequirementsforpowertransferbetweenvehicleandexternalelectriccircuit—Part3:DCpowertransfer摘要随着全球电动道路车辆保有量的持续快速增长，直流快充技术作为解决里程焦虑、缩短充电时间的关键手段，正逐步成为电动汽车基础设施建设的重要方向。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2024年6月7日正式发布了ISO5474-3:2024《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3部分：直流电力传输》。该标准作为ISO5474系列标准的重要组成部分，系统规定了电动道路车辆与外部电路之间直流电力传输的功能要求与安全要求，涵盖正常运行条件下的性能指标、故障条件下的安全保护机制以及相关的测试验证方法。本报告对该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容、主要参与单位及未来发展趋势进行了系统梳理与分析。报告指出，ISO5474-3:2024的发布填补了国际范围内电动汽车直流电力传输领域功能安全标准的空白，为全球电动汽车直流充电设备的设计、制造、测试与认证提供了统一的技术依据，对促进电动汽车产业健康有序发展、推动全球碳中和目标的实现具有重要的战略意义。关键词：电动道路车辆；直流电力传输；功能安全；ISO5474；充电基础设施；国际标准Keywords:Electricallypropelledroadvehicles;DCpowertransfer;Functionalsafety;ISO5474;Charginginfrastructure;Internationalstandard1.引言1.1研究背景全球气候变化问题日益严峻，推动交通运输领域的电气化转型已成为国际社会的广泛共识。根据国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》统计数据，2023年全球电动汽车销量已突破1400万辆，保有量超过4000万辆，同比增长约35%。中国、欧洲和北美市场构成了全球电动汽车销售的三大核心区域。随着电动汽车续航里程的不断提升和用户对充电效率要求的日益增长，直流快充技术因其充电功率大、充电时间短的优势，正逐渐成为公共充电基础设施的主流技术路线。然而，直流电力传输涉及高电压、大电流的复杂工作环境，其功能安全与人员防护问题直接关系到用户的生命财产安全和电动汽车产业的可持续发展。不同于交流充电，直流充电过程中电压等级更高（通常为200V至1000V及以上）、电流更大（最高可达600A以上），且涉及车辆与充电设备之间复杂的通信协议与控制逻辑，任何功能失效都可能导致过充、电弧、热失控等严重安全事故。因此，制定一部统一的、科学的直流电力传输功能与安全要求的国际标准，已成为国际标准化组织和各国产业界的共同呼声。1.2标准立项的必要性在ISO5474-3:2024发布之前，直流电力传输领域存在标准碎片化、要求不统一、测试方法不一致等问题，具体体现在以下方面：第一，各国和地区在直流充电安全要求方面各自为政。例如，中国发布了GB/T18487.1-2023《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》，欧洲采用IEC61851-23标准，美国则遵循SAEJ1772等规范体系。这种碎片化的标准格局增加了跨国企业在产品设计、测试认证和市场准入方面的成本与复杂性。第二，功能安全理念在直流充电领域的应用尚不充分。传统标准侧重于电气安全的基本防护（如绝缘、接地、过流保护等），但对于系统级的功能安全设计、风险分析与评估等方面缺乏系统性规范。随着充电功率的不断提升和充电场景的日益复杂（如光储充一体化、车网互动V2G等），这一问题愈发突出。第三，车辆与充电设备之间的互联互通性有待提高。直流充电涉及复杂的通信协议和握手流程，不同品牌车辆与不同品牌充电桩之间的兼容性问题一直是困扰行业发展的痛点之一。在此背景下，ISO/TC22/SC37（道路车辆技术委员会电子电气元件及通用系统分技术委员会）启动了ISO5474-3标准的制定工作，旨在为全球直流电力传输提供一个统一的功能与安全要求框架。2.标准概况2.1标准基本信息ISO5474-3:2024《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3部分：直流电力传输》是国际标准化组织（ISO）于2024年6月7日正式发布的国际标准，标准状态为现行。该标准由ISO/TC22/SC37负责制定，分类号为电车领域，标准语言为英语，采用电子版加密PDF格式发布。该标准是ISO5474系列标准的第3部分。该系列标准旨在全面规范电动道路车辆与外部电路之间的电力传输功能与安全要求，其中第1部分规定了通用功能和安全要求，第2部分则聚焦于交流电力传输的相关技术要求。2.2标准定位ISO5474-3:2024在国际标准体系中有着明确的功能定位：-在ISO5474系列中，本部分与第1部分（通用要求）和第2部分（交流电力传输）相互配合，共同构成完整的电动道路车辆外部电力传输标准体系。本部分在第1部分通用要求的基础上，针对直流电力传输的特殊性，补充和细化了相关功能与安全要求。-与IEC61851系列的关系，ISO5474-3侧重于车辆端的视角，关注车载系统的功能与安全要求，而IEC61851系列则更多地关注供电设备端的要求，两者互为补充，分别从“车”和“桩”两个维度构建完整的直流充电标准体系。-与ISO15118系列的关系，ISO15118规定了车辆到电网通信协议，而ISO5474-3则关注电力传输过程中的功能与安全要求，两者存在紧密的技术关联，共同保障直流充电过程的安全可靠。2.3标准适用范围ISO5474-3:2024适用于额定电压不超过1500VDC的电动道路车辆与外部电路之间的直流电力传输系统，涵盖以下应用场景：-直流快充（功率通常大于50kW）-大功率充电（功率通常大于150kW，最高可达兆瓦级）-车辆到电网（V2G）放电场景中的直流电力传输-车辆到负载（V2L）的直流供电场景（如应急供电、野外用电等）3.标准主要技术内容3.1规范性引用文件ISO5474-3:2024引用了多项关键国际标准和技术规范，主要包括：-ISO5474-1：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：通用要求-ISO6469-3：电动道路车辆——安全规范——第3部分：人员电气防护-ISO17409：电动道路车辆——外部连接电安全要求-ISO20653：道路车辆——防护等级（IP代码）——电气设备防异物、防水及触及防护-ISO11452系列：道路车辆——窄带辐射电磁能量产生的电气干扰的部件试验方法-ISO7637系列：道路车辆——由传导和耦合产生的电骚扰-IEC61851-23：电动汽车传导充电系统——第23部分：直流充电桩-IEC62196-3：电动汽车传导充电用插头、插座、车辆接口和车辆连接器——第3部分：直流及交直流一体式车辆耦合器3.2直流电力传输的系统架构标准中对直流电力传输系统的架构进行了明确定义，系统主要由以下功能模块组成：车辆侧系统包括充电控制单元（VCU）、电池管理系统（BMS）、车载直流变换器、车辆插座的车辆耦合器接口以及绝缘监测装置（IMD）等核心组件。供电设备侧则包括直流充电桩、充电控制器、直流输出接触器和电缆组件等关键部件。通信链路方面涵盖控制导引（CP）电路、CAN总线通信及可选用的PLC高速通信，用于在充电过程中进行车辆与供电设备之间的数据交互与状态确认。上述各部分协同工作，共同实现直流电力传输的启动、持续监测与安全关断。3.3功能要求3.3.1充电过程控制标准规定了直流充电应遵循的分阶段控制逻辑，主要包括以下阶段：-连接确认阶段：确认车辆插头与充电插座之间的机械连接可靠、电气接触良好（即连接确认电阻值处于规定范围）-绝缘检测阶段：在闭合直流接触器之前，对直流回路进行绝缘电阻检测，确保正负极对地绝缘电阻不低于规定阈值（通常不低于100Ω/V）-握手和参数配置阶段：车辆与充电设备之间通过CAN总线或PLC通信完成充电协议握手，交换电池电压、电池容量、最大允许充电电流等参数信息-充电执行阶段：按照约定的电压和电流参数进行电力传输，并在过程中实时监测各关键参数-充电终止阶段：充电完成后，按照规定的时序安全断开接触器，完成充电过程3.3.2功率控制要求标准规定了直流充电功率的调节与控制要求，确保充电过程能够根据电池的充电状态（SOC）、电池温度、电池健康状态（SOH）等参数动态调整充电功率。同时，标准要求车辆和充电设备应支持功率下降控制策略，在检测到异常情况时能够自动降低充电功率，以保障系统安全。3.3.3通信与信息交互标准规定车辆和外部电路之间的通信接口应满足ISO15118系列标准的要求，支持充电过程中的实时数据交换，包括充电电压、充电电流、充电功率、累计充电量、电池温度等关键参数。同时，标准还要求通信系统应具备完善的安全机制，防止通信中断、数据篡改或恶意攻击对充电安全产生的威胁。3.4安全要求3.4.1电气安全针对直流电力传输中的高电压、大电流特点，标准提出了系统的电气安全要求：-绝缘电阻要求：直流回路正负极之间以及对地的绝缘电阻应在整个充电过程中持续满足安全要求-接地连续性监测：应对保护接地回路的连续性进行持续监测，确保接地故障时能够及时响应-过流保护：应配备过流保护装置，在充电电流超过设定阈值时能够在规定时间内切断电路-过压/欠压保护：应检测直流母线的电压状态，防止过压或欠压对车辆电气系统造成损害-电弧检测与保护：应具备直流电弧检测能力，在发生连接器拉弧或其他电弧故障时，能够迅速切断电源，防止火灾事故3.4.2功能安全3.4.3环境适应性标准对直流电力传输系统的环境适应性提出了明确的等级与测试要求。在防护等级方面，车辆插座和充电连接器应满足IPXXB/IPXXC等规定的防触及和防水防尘要求。在温度适应性方面，系统应在规定的工作温度范围内（通常为-30℃至+50℃）满足功能和安全的降额要求。此外，标准还规定了系统在振动、湿度、盐雾及化学腐蚀等严苛环境条件下的可靠性要求。3.5试验与验证为验证产品是否满足标准要求，ISO5474-3:2024规定了一系列试验方法和验证要求，主要包括：-功能测试：验证充电过程的各个阶段功能是否正常运作-故障注入测试：模拟各类故障条件（如传感器故障、通信中断、接触器粘连等），验证系统的安全响应能力-电磁兼容测试：按照ISO11452和ISO7637系列标准进行辐射抗扰和传导抗扰测试-环境测试：包括高低温测试、湿热测试、振动测试、盐雾测试等-寿命测试：验证连接器和接触器在规定的插拔次数和电气寿命周期内的可靠性4.主要参与单位4.1ISO/TC22/SC37分技术委员会ISO5474-3:2024由ISO/TC22（道路车辆技术委员会）下属的SC37分技术委员会（电子电气元件及通用系统分技术委员会）负责制定。该分技术委员会的工作范围涵盖道路车辆电子电气元件、通用系统及其相关功能安全的技术标准化工作。SC37分技术委员会汇聚了来自全球主要汽车制造国和地区的标准化专家，包括来自中国、德国、日本、美国、法国、韩国、瑞典等国家的行业专家和标准化工作者。委员会下设多个工作组（WorkingGroup），其中直流电力传输相关标准由WG7工作组（电动道路车辆外部电力传输工作组）具体负责。4.2中国参与单位中国作为全球最大的新能源汽车市场，在ISO5474-3:2024的制定过程中发挥了重要作用。来自中国的多家企业和研究机构深度参与了该标准的制定工作，包括：中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）是该标准制定的核心参与单位之一。作为中国汽车行业权威的综合性技术研究机构，CATARC长期承担全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会秘书处工作，在电动汽车标准法规研究领域积累了丰富的经验。在ISO5474-3的制定过程中，CATARC组织国内相关企业和技术专家，开展了中国直流充电技术和标准的全面梳理与对比分析工作，向SC37提交了多份技术提案和修改意见，在标准的功能要求、安全要求等方面充分反映了中国在直流快充领域的实践经验和技术积累。此外，中国电力企业联合会、国家电网有限公司、南方电网有限责任公司等电力行业机构在充电基础设施领域的技术经验也为标准的制定提供了重要参考。宁德时代新能源科技股份有限公司、比亚迪股份有限公司等动力电池和整车企业的技术专家也深度参与了相关技术条款的讨论与起草工作。4.3其他重要参与机构本标准制定过程中的其他重要参与方包括：-德国标准化协会（DIN）：牵头组织了德国汽车工业（如大众、宝马、奔驰等企业）的技术专家参与标准研讨-日本汽车标准国际化中心（JASIC）：协调了日本主要汽车制造商（如丰田、日产、本田等）的意见和提案-美国汽车工程师学会（SAEInternational）：提供了SAEJ3068等直流充电相关标准的技术参考5.标准实施的意义与影响5.1对产业发展的影响ISO5474-3:2024的实施对全球电动汽车充电产业链将产生深远影响：-为直流充电设备和车载充电系统提供了统一的技术标尺，有利于降低产品开发成本和市场准入壁垒-为不同品牌车辆与充电设备之间的互联互通提供了标准保障，有助于提升用户充电体验-为大功率充电（HPC，功率350kW及以上）和兆瓦级充电系统的标准化发展奠定了技术基础-推动了功能安全理念在充电领域从设计开发到运行维护的全生命周期落地5.2对国际贸易的影响标准以国际通用的技术语言消除了各国在直流充电安全要求上的差异，为电动汽车和充电设备的跨境贸易提供了便利。制造商只需按照ISO5474-3:2024进行产品设计开发和测试验证，即可满足大多数国际市场的技术准入要求，有效降低了重复测试和认证的成本。5.3对相关标准体系的推动作用ISO5474-3:2024的发布也为其他相关标准的制修订提供了重要参考，包括但不限于：-为ISO5474系列其他部分的制定提供了框架性指导-为IEC61851系列标准的修订提供了车辆端需求输入-为ISO15118系列通信标准的完善提供了功能与安全需求依据-为各国国内直流充电标准的制修订提供了国际参考6.结论与展望6.1主要结论ISO5474-3:2024作为国际标准化组织在电动道路车辆直流电力传输领域发布的首部功能与安全要求标准，具有里程碑式的意义。该标准系统性地规定了直流电力传输的功能要求、安全要求、试验验证方法等技术内容，构建了一套完整的直流充电车辆端功能安全技术框架。标准的发布填补了国际标准在电动汽车直流充电功能安全领域的空白，为全球直流充电技术的规范化发展提供了统一的技术遵循。6.2未来展望随着电动汽车技术的持续演进和充电场景的不断丰富，直流电力传输标准也将面临持续修订和完善的需求。展望未来，以下几个方向值得重点关注：技术演进方面，随着碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带功率半导体器件的广泛应用，直流充电功率密度和效率将持续提升，这将对功率器件的安全可靠性和热管理提出更高要求。智能充电和车网互动技术的快速发展也需要标准层面给予更全面的技术保障。标准协同方面，ISO5474-3与IEC61851、ISO15118等标准之间的协调统一将不断深化。随着ISO5474-1、ISO5474-2等系列标准的相继制定和发布，一个完整的、系统化的电动道路车辆外部电力传输标准体系将逐步形成。应用场景拓展方面，随着矿区、港口、机场等特定场景电动化的推进，以及自动驾驶充电、无线充电（虽属不同技术路线，但功能安全理念相通）等新技术的涌