Euroopa elektriautode laadimisstandardite ja -protokollide ametlik juhend

Peamised järeldused

Euroopa laadimisstandardid IEC 61851, IEC 62196 ja ISO 15118 moodustavad elektriautode laadimissüsteemides tervikliku tehnilise raamistiku, mis ulatub füüsilisest kihist kommunikatsioonikihini.

• Juhtimis- ja ohutuskiht (IEC 61851): Määratleb laadimisprotsessi ohutu alustamise, juhtimise ja lõpetamise metoodika.
• Füüsiline ühenduskiht (IEC 62196): Määrab laadimispistikute ja -sisestuspesade mehaanilise konstruktsiooni, sealhulgas tihvtide konfiguratsioonid ja elektrilised liidesed.
• Rakendus- ja kommunikatsioonikiht (ISO 15118):Määratleb laadimise ajal kasutatavad täiustatud digitaalsed sideprotokollid, et võimaldada nutika võrgu integreerimist, lisaväärtusteenuseid (nt Plug & Charge) ja sujuvat maksete töötlemist. Oluline on see, et see kiht toimib IEC 61851 standardiga loodud turvalise laadimiskeskkonna peal.

Need kolm standardit toimivad tihedas sünergias, luues tänapäevase elektriautode laadimistaristu täieliku tehniliste standardite arhitektuuri. IEC 61851 ja IEC 62196 esindavad põhinõudeid, samas kui ISO 15118 pakub valikulist täiustust parema funktsionaalsuse ja kasutajakogemuse saavutamiseks.

IEC 61851

Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) väljatöötatud Euroopa laadimisstandard IEC 61851 on ulatuslik standardite kogum, mis reguleerib elektrisõidukite (EV) juhtivaid laadimissüsteeme. See kogum määrab laadimisseadmetele esitatavad nõuded, mis hõlmavad mehaanilisi, elektrilisi, kommunikatsiooni, elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) ja jõudluse aspekte, tagades koostalitlusvõime ja ohutuse. Elektriautode laadimisjaamad ja erinevate tootjate elektriautod.

• IEC 61851-1: Üldnõuded on aluseks ohutus- ja juhtimisstandardile Elektriautode laadimissüsteemidSee määratleb põhinõuded, klassifikatsioonid, ohutusmeetmed ja sideprotokollid. Kasutades riistvarasignaali interaktsiooni (täpsemalt juhtpiloodi vooluringi) ja olekumasina mudelit, võimaldab see ohutusblokeeringuid, võimsuse sobitamist ja standardiseeritud laadimisprotsesse EV toiteseadme (EVSE) ja sõiduki vahel. Näiteks juhib see interaktsiooni juhtpiloodi vooluringi (CP) pingetasemete kaudu ja määratleb kohaldatavate impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) töötsükli väärtuste tähenduse, et edastada EVSE võimalusi.

• IEC 61851-2:Elektriauto ja vahelduv-/alalisvoolutoite vahelise ühenduse nõuded.
• IEC 61851-3:Kergete elektrisõidukite (LEV) juhtivad laadimissüsteemid - üldnõuded, LEV alalisvoolu laadimisjaamad, LEV akuvahetussüsteemid ja LEV side. Selle ulatus hõlmab elektrisõidukite toiteseadmeid, mille alalisvoolu väljundpinge ei ületa 120 V ja mille puhul on peamiseks kaitsevahendiks elektrilöögi eest tugevdatud või topeltisolatsioon või III klassi kaitse.
• IEC 61851-21-1:Rongisiseste laadimissüsteemide elektromagnetilise ühilduvuse nõuded.
• IEC 61851-21-2: Elektromagnetilise ühilduvuse nõuded rongivälistele laadimissüsteemidele.
• IEC 61851-22:Vahelduvvooluga elektriautode laadimisjaam.
• IEC 61851-23:Alalisvooluga elektriautode laadimisjaam. Viitab otse standardile ISO 15118-2, et määratleda alalisvoolulaadimise täiustatud kommunikatsiooninõuded.
• IEC 61851-24:Digitaalne side alalisvoolu laadimise juhtimiseks elektriauto ja laadimisjaama vahel.

IEC 61851 põhiprintsiibid saab kokku võtta kolmeks võtmemõõtmeks: ohutus, ühilduvus ja laiendatavus. Need avalduvad järgmistes tehnilistes valdkondades:

1. Süsteemi arhitektuur ja laadimisrežiimid:Liigitab juhtiva laadimise neljaks erinevaks režiimiks (režiim 1 kuni 4) ja kolmeks rakendusjuhtumiks (juhtum A/B/C), määratledes selgelt kaablikomplektide, statsionaarsete paigalduste ja sisseehitatud/väliste laadijate vahelise seose. 2023. aasta väljaanne tutvustab klassifikatsiooni "Süsteem A/B/C", mis nõuab esmakordselt kahesuunalise energiaülekande (BPT/V2G) võimalust süsteemis A.

2. Elektriohutuse ja -kaitse strateegiad:Kasutab ohu-riski hindamise metoodikat, määrates kindlaks puutevoolu ja impulssvoolu kvantifitseeritud testimisnõuded süsteemides kuni 1000 V AC / 1500 V DC. Kasutab juhtpiloodi (CP) signaali pingetasemeid (12 V → 9 V → 6 V) ja 1 kHz PWM-töötsüklit (3–97%) rikete tuvastamise, ülevoolu piiramise ja löökide kaitse blokeeringute rakendamiseks.

3. Suhtlusmehhanismid:

• Baaskiht: IEC 61851-1 kasutab PWM analoogsignaali põhiliseks käepigistuseks ("pistikprogramm - tuvastamine - käivitamine/peatamine").
• Täiustatud kiht: IEC 61851-24 sisaldab digitaalse kommunikatsiooni (PLC/Ethernet) võimaldamiseks otse standardit ISO 15118-2/-3, toetades täiustatud funktsioone, nagu pistik ja laadimine, arveldamine ja V2G.

4. Elektromagnetiline ühilduvus (EMC):Spetsiaalsed alamstandardid IEC 61851-21-1 (sõiduautosse installitud) ja IEC 61851-21-2 (sõiduautoväline) määravad vastavalt emissiooni piirväärtused (kiirguslik, juhtiv) ja häirekindluse tasemed, tagades elektromagnetilise ühilduvuse laadimissüsteemi, võrgu ja sõiduki elektroonika vahel.

5. Vahelduvvoolu/alalisvoolu laadimisjaama erinõuded:

• IEC 61851-22: Kaaned Vahelduvvoolu laadimisjaam struktuur, energiajaotus ja keskkonnasõbralikkus.
• IEC 61851-23: Määrab kindlaks ohutuse, isolatsiooni, energiaülekande ja katsemeetodid Alalisvoolu kiirlaadimisjaamad (sh vedelikjahutusega süsteemid). Koos standardiga ISO 15118 moodustab see kiirlaadimise raamistiku „Kõrge võimsusega digitaalne side“.

Kokkuvõttes pakub IEC 61851 elektriautode juhtiva laadimise kohta põhjalikke reegleid, mis hõlmavad kõike "pistikust elektrivõrguni". See kehtestab olulise ohutusraamistiku, liideste definitsioonid, sideprotokollid ja elektromagnetilise ühilduvuse nõuded, mis on laadimisinfrastruktuuri ja elektriautode vahelise ülemaailmse koostalitlusvõime tehniliseks aluseks.

IEC 62196

IEC 62196 on Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) väljatöötatud standardite seeria, mis reguleerib elektrisõidukite juhtivaid laadimisühendusi. See määrab peamiselt nõuded pistikutele, pistikupesadele, sõiduki pistikutele ja sõiduki sisendpesadele – füüsilistele liideskomponentidele elektrisõidukite ja elektrisõidukite laadimissüsteemide vahel.

(Allikas: CharIN)

• IEC 62196-1Üldnõuded* kirjeldab elektriautode ja laadimisjaamade vahelist liidest. See määratleb nendele lisaseadmetele kohaldatavad nõuded ja katsemeetodid.
• IEC 62196-2: Määrab kindlaks vahelduvvoolu laadimisel kasutatavate tihvtide ja kontakttorude lisatarvikute mõõtmete ühilduvuse ja vahetatavuse nõuded. 2022. aasta väljaandes kehtestati uued nõuded suurema võimsuslaadimise toetamiseks ning uute materjalide ja nutikate laadimisfunktsioonide rakendamiseks.
• IEC 62196-3Hõlmab peamiselt alalisvoolu laadimisliideseid ja kombineeritud laadimissüsteemi (CCS) liideseid.

Alalisvoolu laadimisliidesed liigitatakse konfiguratsioonideks AA ja BB.

CCS-liidesed (mis ühendavad vahelduvvoolu- ja alalisvoolulaadimise ühes sisendis/pistikus) liigitatakse konfiguratsioonideks EE (nt CCS Combo 1) ja FF (nt CCS Combo 2).

• IEC 62196-4 ja järgnevad osadAvalikku teavet standardi IEC 62196-4 ja hilisemate osade kohta on praegu piiratud. Lähtudes seeria üldisest raamistikust ja olemasolevatest osadest, võivad need käsitleda spetsiifilisemaid katsemeetodeid, erirakenduste nõudeid või kooskõlastamist teiste asjakohaste standarditega. Lõplik sisu peab aga põhinema ametlikult avaldatud IEC standarditel.

IEC 62196 seeria põhisisu saab kokku võtta kolme liidesekategooria ja nelja põhimõõtme kaudu:

1. Standardstruktuur: kolmepoolne koostöö

• IEC 62196-1 (üldnõuded): määratleb üldise raamistiku, mis hõlmab terminoloogiat, konstruktsiooni, nimiväärtusi ja katsemeetodeid.
• IEC 62196-2 (vahelduvvoolu liidesed): määrab kindlaks kolme peamise vahelduvvoolu pistikutüübi mehaanilised mõõtmed, elektrilised omadused ja vahetatavuse nõuded: tüüp 1, tüüp 2 ja tüüp 3.
• IEC 62196-3 (alalisvoolu- ja kombineeritud liidesed): määrab kindlaks alalisvoolu- ja kombineeritud laadimissüsteemi (CCS) liideste füüsikalised mõõtmed ja elektrilised omadused, toetades nimivoolusid kuni 1000 V alalisvoolu / 400 A+.

2. Liidesetüübid: kaks globaalset peavoolusüsteemi

• Tüüp 1 (SAE J1772): 5-kontaktiline, ühefaasiline vahelduvvool. Valdav Põhja-Ameerikas, Jaapanis ja Lõuna-Koreas.
• Tüüp 2 (Mennekes): 7-kontaktiline, ühefaasiline või kolmefaasiline vahelduvvool. Standard EL-is, Ühendkuningriigis, Austraalias ja Uus-Meremaal.
• CCS Combo 1: 1. tüüpi vahelduvvoolupistik + 2 alalisvoolutihvti. Kasutusel Põhja-Ameerikas.
• CCS Combo 2: 2. tüüpi vahelduvvoolupistik + 2 alalisvoolutihvti. Kasutusel Euroopas.

(Allikas: Senku)

3. Neli peamist tehnilist mõõdet:

• Mehaanilised mõõtmed: standardiseerib pistiku/pistikupesa vormiteguri, tihvtide paigutuse, sisestamis-/väljatõmbamisjõu ja lukustusmehhanismid (mehaaniline lukk / elektrooniline lukk).
• Elektrilised parameetrid: Määrab nimipinged (vahelduvvool: kuni 480 V, alalisvool: kuni 1000 V) ja nimivoolud (vahelduvvool: tavaliselt 70 A / 63 A max, alalisvool: kuni 400 A).
• Ohutusnõuded: Määrab isolatsioonitakistuse, maanduse järjepidevuse, ülekoormuse/lühise kaitse ja sissetungikaitse (IP) reitingud.
• Koostalitlusvõime ja sertifitseerimine: Tagab eri tootjate sõidukite ja laadimisjaamade füüsilise ühilduvuse; nõuab sertifitseerimiseks (nt CE-märgis) testimist akrediteeritud kolmandate osapoolte laborites.

Kokkuvõttes kehtestab IEC 62196 elektriautode vahelduvvoolu-, alalisvoolu- ja kombineeritud laadimisliideste globaalse "koostalitlusvõime baasjoone", standardiseerides mehaanilisi mõõtmeid, elektrilist jõudlust ja ohutusnõudeid.

DIN SPEC 70121 ja IEC 15118

Nii DIN SPEC 70121 kui ka ISO 15118 määratlevad elektriautode (EV) ja laadimisjaamade vahelised digitaalsed sideprotokollid. Need erinevad aga oluliselt oma asukoha, funktsionaalse sügavuse ja ulatuse poolest:

• DIN SPEC 70121Toimis „funktsionaalse alalisvoolu kiirlaadimise dialektina“, täites turulünga aastatel 2012–2014. See pakkus pragmaatilise ajutise lahenduse, mis keskendus peamiselt alalisvoolu kiirlaadimise põhilise kommunikatsiooni võimaldamisele.
• ISO 15118:Esindab „tulevikule orienteeritud ametlikku keelt“. See ühendab digitaalse suhtluse nii vahelduvvoolu- kui ka alalisvoolulaadimise stsenaariumide jaoks ning pakub laiendatud võimalusi turvalisuse, nutika laadimise ja sõidukist võrku (V2G) ühendamise funktsionaalsuse osas.

Oluline on see, et ISO 15118 ei ole pelgalt „järjekordne liidesestandard“. See tõstab Euroopa laadimissüsteemi pelgalt „energiaülekande võimaldamisest“ digitaalse kommunikatsioonikihini, mis on võimeline dialoogiks, intelligentsuseks ja tehinguteks.

ISO 15118 seeria standardiseerib digitaalse laadimisökosüsteemi põhiaspekte, mida saab kokku võtta järgmiselt: "5 funktsionaalset valdkonda, 3 turvasammast, 2 laadimisrežiimi ja 1 ühtne andmemudel".

1. Viis funktsionaalset valdkonda (nutika laadimise võimaldamine):

Need valdkonnad määratlevad intelligentse energiahalduse ja kasutajakogemuse põhivõimed:

• Ühenda ja laadi (PnC): Võimaldab automaatset tuvastamist, lepingute sobitamist ja arvelduse autoriseerimist ühendamisel, välistades vajaduse RFID-kaartide, rakenduste või QR-koodide järele.
• Kahesuunaline kommunikatsioon: hõlbustab reaalajas andmevahetust (võimsusnõudlus, elektrihinnad, terviseseisund - SOH) sõiduki, laadimisjaama ja võrguoperaatori vahel. See on aluseks sellistele rakendustele nagu tippkoormuse vähendamine, orgude täitmine ja kodune energia salvestamine (V2H).
• Nutikas ajastamine: võimaldab laadimisvõimsust/-aega automaatselt optimeerida vastavalt võrgu läbilaskevõimele, elektrienergia hinnasignaalidele ja kasutajate lahkumisgraafikutele (nt eelistades laadimist tipptunnivälisel ja madala hinnaga perioodil).
• Kaughaldus ja värskendused: toetab reaalajas jälgimise ja juhtimise jaoks õhu kaudu (OTA) värskendusi, taustsüsteemi API-sid ja mobiilirakenduste integratsiooni, võimaldades laadimisoperaatoritele tsentraliseeritud toiminguid ja hooldust.
• Operaatoriteülene rändlus: loob ühtse sertifikaadipõhise ökosüsteemi, mis võimaldab sujuvat autentimist ja arveldamist erinevate laadimispunktide operaatorite (CPO-de) ja e-mobiilsuse teenusepakkujate (eMSP-de) vahel, hõlbustades piiriülest reisimist Euroopas.

2. Kolm turvalisuse sammast (võimaldavad „usaldusväärset dialoogi“):

Need mehhanismid tagavad suhtluse terviklikkuse, konfidentsiaalsuse ja autentsuse:

• TLS 1.2+ otsast lõpuni krüptimine: kõik rakenduskihi sõnumid edastatakse krüptitud transpordikihi turbe (TLS) tunnelite kaudu.
• X.509 PKI sertifikaadiahel: Rakendab sõiduki, laadimisjaama ja tugisüsteemide vahel vastastikust autentimist avaliku võtme infrastruktuuri (PKI) abil, et vältida võltsimist.
• Turvaline element (SE): Salvestab sõiduki privaatvõtmeid riistvaraliselt turvatud keskkonnas, näiteks usaldusväärse platvormi moodulis (TPM) või eSIM-is, kaitstes füüsiliste väljatõrjumisrünnakute eest.

3. Kaks laadimisrežiimi:

• PnC (Plug & Charge ehk ühenda ja laadi): autentimine toimub automaatselt sõiduki digitaalse sertifikaadi abil (puutevaba kasutajainteraktsioon).
• EIM (väline identifitseerimisvahend): autentimine nõuab kasutaja käsitsi sisestamist RFID-kaardi, QR-koodi skannimise või mobiilirakenduse kaudu (1-N-astmeline protsess).

Kokkuvõttes muudab ISO 15118 Euroopa laadimisinfrastruktuuri "lollist pistikupesast" "intelligentseks energiasõlmeks", muutes laadimisprotsessi turvaliseks digitaalseks energiatehinguks.

Sino Energy kohta

Sino Energia, maailma juhtiv elektriautode laadimislahenduste pakkuja ja 3 suurima elektriautode laadimistaristu tootja, asutati 2006. aastal ja on ettevõtte täielikult omanduses olev tütarettevõte. Zhuhai Pilot Technology Co., Ltd. (laokood: 831175). Meil ​​on täielik komplekt patenteeritud tehnoloogiaid, sealhulgas terviklikud elektriautode laadimislahendused, mõõtemoodulid ja jälgimishaldusplatvormid. See võimaldab toota laia tootevalikut, sealhulgas vahelduvvoolulaadijaid, alalisvoolulaadijaid ja klastritüüpi elektriautode laadimisjaamu. Meie Elektriautode laadimislahendused kasutatakse laialdaselt elamutes, töökohtades, jaemüügis, äriparklates, bensiinijaamades, maanteedel, autoparkides ja avalikes CPO-des. Võtke meie eksperdiga ühendust, et oma elektriautode laadimisäri juba täna kohandada!

KKK: Euroopa elektriautode laadimisstandardid

K1: Mis on standardite IEC 61851, IEC 62196 ja ISO 15118 peamine erinevus?

V: Põhiline erinevus, nagu allpool näidatud:

• IEC 61851 on ohutuse ja juhtimise selgroog, mis määratleb laadimisrežiimid, elektriohutuse ja analoogsignaalimise (nt PWM-juhtimispiloot).
• IEC 62196 standardiseerib füüsilisi liideseid (pistikud/pistikupesad AC/DC/CCS jaoks), tagades mehaanilise ja elektrilise koostalitlusvõime.
• ISO 15118 võimaldab digitaalset intelligentsust, lisades turvalise kommunikatsiooni pistikprogrammi ja laadimise, V2G ja nutika energiahalduse jaoks.

K2: Miks on ISO 15118 kohane pistik- ja laadimistehnoloogia (PnC) võrreldes traditsioonilise laadimisega revolutsiooniline?

V: PnC välistab käsitsi tehtavad toimingud:

• Traditsiooniline (EIM-režiim): nõuab autentimiseks RFID-kaarte/rakendusi/QR-koode (kasutaja sekkumine).
• PnC-režiim: Kasutab sõiduki sisseehitatud sertifikaati (salvestatud Secure Elementi) automaatseks autentimiseks, arvelduse autoriseerimiseks ja laadimise alustamiseks pärast ühendamist, võimaldades tõelist „ühenda ja unusta” kasutajakogemust.

K3: Kuidas toetab ISO 15118 sõidukitevahelist võrku (V2G) ja nutivõrkude integratsiooni?

V: ISO 15118 toetab V2G-d järgmiselt:

• Kahesuunaline kommunikatsioon: reaalajas andmevahetus (nt võrgu hinnasignaalid, aku SOH) elektriautode, laadijate ja kommunaalteenuste pakkujate vahel.
• Nutikas ajastamine: autonoomne laadimise optimeerimine võrgu koormuse, elektrihindade või kasutaja eelistuste põhjal.
• V2G protokollid: Standardiseeritud käsud elektriautode energia tagasi võrku/koju suunamiseks (V2H), mis võimaldab tippkoormuse vähendamist ja taastuvenergia tasakaalustamist.