新能源汽車國內外充電標準對比

在國家政策的大力支持下，國內新能源汽車產業逐步具備了成熟的規模，同時在全球化的浪潮中，逐步向海外市場開拓。歐美充電標準體系結構與中國的充電標準存在很大差異，無法直接實現互聯互通，本文將介紹下它們的差異。

國內外標準對比

國際充電相關標準的制定和頒布主要涉及以下3家組織：國際電工委員會(簡稱IEC)、國際標準化組織(ISO)、國際自動機工程師學會（SAE）。IEC主要制定有IEC 61851系列標準，IEC 61851-1規定了電動汽車傳導充電系統通用要求，對充電樁設計提供了安全標準；IEC 61851-23標準是在IEC 61851-1基礎上的補充，對直流充電系統在輸出控制、精度要求、故障監測與響應等方面提出更為完善的要求。SAE頒布的系列標準主要是通信協議方面，有SAE J2847和SAEJ2953兩個系列，SAEJ2847對通信協議的基本要求進行了規定，SAEJ2953提出了協議測試用例。SAEJ2847相關標準與DIN70121關聯性十分強。

圖1 15118系列標準的發展脈絡

德國充電采用DIN SPEC70121標準，該標準規定了純電動車輛（BEV）或插電式混合動力電動車輛（PHEV）與電動汽車供電設備（EVSE，也稱為充電樁）之間特定的DC通信，DINSPEC70122是其對應的一致性測試的測試用例。ISO15118系列標準由ISO組織頒布制定，也同樣對通信協議方面進行了限定。與DINSPEC70121只涉及直流充電不同，ISO15118系列標準同樣適用交流充電，整個體系層次結構更加清晰完整.

目前ISO已經對15118-2進行升級，推出ISO/DIS15118-20，新標準涵蓋了無線充電、雙向能量傳輸、自動連接充電的第2代網絡和應用技術、數字通信，并且，此標準將TLS（Transport Layer Security）傳輸層信息安全作為強制性要求，為智能網聯汽車發展健全安全保障體系提供了標準支撐。

DIN SPEC 70121與ISO 15118系列標準出自同源，均對車樁之間的PLC通信進行了規范化要求，但在通信分層模型、測試要求和測試用例上存在差異。在實際執行中，由于DIN SPEC 70121推出較早，使用該標準的電動車輛、充電樁市場占有率更高，而ISO15118的整個充電標準發展脈絡更為全面，因此目前在歐美市場中兩種標準共存。

中國共頒布電動汽車充電標準30余項。GB/T 20234規定了電動汽車傳導充電用插頭、插座、車用車鉤和車用插座；GB/T 18487規定了電動汽車傳導充電系統分類、通用要求等內容；GB/T 27930對車樁之間基于CAN通信的物理層、數據鏈路層及應用層的定義進行闡述。這些標準為中國電動汽車生產和基礎設施建設提供了技術支持，是電動汽車及其基礎設施發展過程中的重要規范保障。

國內外充電標準差異，主要表現在充電接口、充電協議標準、充電控制方式等方面。

充電接口

充電接口方面，中國充電接口依據GB/T 20234.1、GB/T 20234.2、GB/T 20234.3進行，交直流接口獨立存在；歐美國家充電接口設計依據美國的聯合充電系統（Combined Charging System），即“CCS”標準進行，采用交直流一體化接口，其中美標采用type1接口，而歐標采用type2接口，兩者之間也存在差異，如圖2-圖5所示。

圖2 國標交流充電接口圖3 國標直流充電接口

圖4 美標充電接口圖圖5 歐標充電接口

充電通信協議

不同充電樁、不同車輛具有其自身的設備邏輯與數據，這就要求充電前充電樁與車輛需要獲取雙方充電相關的信息，充電過程中也要求車樁之間實時獲得充電數據，實現充電最優化，故障情況下進行信息交互及時處理；同時，大規模電動車輛接入電網也會對電力系統造成一定的影響，需要進行合理控制，因此車-樁-電網之間的通信是必不可少的。

國標直流充電通信方面協議依據GB/T 27930，基于控制局域網進行通信，即CAN通信，CAN是一種基于串行的現場總線通信協議，使用2根總線CAN_High、CAN_Low進行信號傳輸，CAN收發器依據2根總線的電位差判斷總線電平，轉化成二進制信號進行通信。CAN總線協議具有糾錯能力強、可使用差分收發、實時性好、通信速率可達1Mb/s、抗干擾能力強、可適用于較遠的傳輸距離等特點。在生產交流充電樁時未考慮通信的問題。

據前所述，歐美標直流充電通信協議有ISO15118、DIN70121兩種，此兩種標準均基于PLC進行通信，與國標存在很大的差異，PLC(Power Line Communication，電力線通信技術)電力線傳輸數據和媒體信號，為實現電動汽車智能充電，需要動力電池管理系統（BMS）與充電樁、電力網絡之間互聯互通，而PLC由于不需要額外鋪設線纜，與Internet互聯性更好，可便捷傳遞更多信息，在電動汽車信息交互中得到很好的應用。在V2G的應用場景下，遠程支付、免密支付、電網之間的調度，PLC通信都存在一定的優勢。

充電控制方式

國標直流充電總體流程如圖6所示，其整個充電流程包括以下6個階段。充電流程通過車樁之間發送CAN報文進行信息交互。

歐美標充電基于OSI服務約定（參照ISO 10731）中所述的約定，分為7層：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。圖7所示為符合DIN SPEC70121要求的DC充電通信棧。基于層之間的交互進行通信，完成充電控制。同時，充電中增加EVCC（Electrical VehicleCommunication Controller）電動汽車通信控制器、SECC（Supply Equipment Communication Controller）充電設備通信控制器。高級通信（數字通信）中對EVCC和SECC均進行標準要求。