一、ISO15118介紹 1、發(fā)展背景 ISO15118 最初被命名為 ISO/IEC 15118。IEC(國際電工委員會(huì))制定和發(fā)布電氣、電子和相關(guān)領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的重點(diǎn)是國際除電氣和電子領(lǐng)域外的所有領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。有時(shí)標(biāo)準(zhǔn)也由 ISO 和 IEC 以所謂的聯(lián)合工作組 (JWG) 的形式聯(lián)合開發(fā),正如 ISO/IEC 15118 那樣,因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)和能源技術(shù)在這里融合。關(guān)于15118協(xié)議的發(fā)布,ISO 和 IEC 最終決定不是發(fā)布ISO/IEC“雙冠名標(biāo)準(zhǔn)”,而是所謂的“雙標(biāo)識(shí)(logo)標(biāo)準(zhǔn)”。因?yàn)镮SO 是主導(dǎo)的出版商,所以由ISO來冠名,但該標(biāo)準(zhǔn)還提供附加的 IEC 標(biāo)志。因此,現(xiàn)如今人們實(shí)際上更多地稱該標(biāo)準(zhǔn)為 ISO 15118 而不是 ISO/IEC 15118。 2022年4月26國際組織- 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IX-ISO )發(fā)布ISO 15118-20,是ISO15118的最新版本標(biāo)準(zhǔn)系列,ISO 15118-20 是 ISO 15118-2 的擴(kuò)展,另外還支持無線功率傳輸 (WPT)。這些服務(wù)中的每一項(xiàng)都可以使用雙向電力傳輸 (BPT) 和自動(dòng)連接設(shè)備 (ACD) 來提供 2、版本信息介紹 (1)ISO 15118-1.0版本 目前發(fā)布的已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)的是 ISO 15118 - 1, 2, 3, 4, 5, 8 這六份文檔,關(guān)于無線充電的6, 7 已經(jīng)集成到1, 2 之中,將不會(huì)作為單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。目前已經(jīng)發(fā)布的文檔和 OSI 7層協(xié)議的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示: (2)ISO 15118-20版本 ISO 15118-20 是ISO 15118的最新版本標(biāo)準(zhǔn)系列,面向未來的電動(dòng)汽車 (EV) 充電通信標(biāo)準(zhǔn)。ISO/IEC 聯(lián)合工作組于 2015 年底開始開發(fā)它,重點(diǎn)是添加未納入 ISO 15118-2 的新功能。此外,我們消除了在各個(gè)市場供應(yīng)商實(shí)施 ISO 15118-2 時(shí)發(fā)現(xiàn)的限制。ISO 15118-20 旨在成為服務(wù)于所有用例的標(biāo)準(zhǔn),以支持全系列電動(dòng)汽車,無論是汽車、摩托車、卡車、公共汽車、船舶還是飛機(jī)。是的,甚至是飛機(jī)。讓我們深入了解這一面向未來的通信標(biāo)準(zhǔn)的新版本可以期待的最重要的新功能,以及其市場推出的粗略時(shí)間表。ISO 15118-2 指定了電動(dòng)汽車和充電站交換的消息,以控制交流和直流充電會(huì)話。而且,即插即充功能。ISO 15118-20 是 ISO 15118-2 的擴(kuò)展,另外還支持無線功率傳輸 (WPT)。這些服務(wù)中的每一項(xiàng)都可以使用雙向電力傳輸 (BPT) 和自動(dòng)連接設(shè)備 (ACD) 來提供,下面將對(duì)此進(jìn)行說明。 二、CCS接口介紹 1、接口介紹 EV(electricity vehicle) - 充電接口 - 協(xié)議 德標(biāo)DIN、歐標(biāo)EN、國際ISO、國標(biāo)GB對(duì)照表,做出口必備資料 2、CCS1接口 美國和日本國內(nèi)的電網(wǎng)只支持單相交流充電,所以Type 1的插頭和端口在這兩個(gè)市場占據(jù)主流。 3、CCS2接口介紹 歐洲特別是德國有三相電的充電訴求,使得該接口很復(fù)雜,有好幾種配置,單相交流、三相交流、低功率直流和中等功率直流,歐洲和中國電網(wǎng)支持單相 240 V和三相 400 V連接。在2011年10月,8家汽車企業(yè)包含Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Porsche, 和 VW 提議了一個(gè)統(tǒng)一的充電接口(汽車端口和充電槍插頭),同時(shí)支持交流和直流充電:Combined Charging System (CCS)。這個(gè)提議后來形成了 IEC 62196-3。Type 2端口支持單相和三相充電,三相交流充電可以縮短電動(dòng)汽車充電的時(shí)間。 左邊是 Type-2 CCS 汽車充電端口,右邊是直流充電槍的插頭。汽車的充電端口集成了交流部分(上半部分)和 直流部分(下半部分的兩個(gè)粗的接口)。在交流和直流充電進(jìn)程當(dāng)中,電動(dòng)汽車(EV)和充電樁(EVSE)之間的通信是通過 Control Pilot (CP)接口來進(jìn)行 三、ISO15118協(xié)議內(nèi)容介紹 ISO 15118 通信協(xié)議是基于客戶端-服務(wù)器(client-server) 模式的,由汽車充電控制器(EVCC) 發(fā)送請(qǐng)求消息(這些消息帶有后綴'Req'),由樁端充電控制器(SECC)來返回相應(yīng)的響應(yīng)消息(帶有后綴'Res')。EVCC 需要在相應(yīng)請(qǐng)求消息的特定超時(shí)范圍(一般在 2 到 5 秒之間)內(nèi)收到 SECC 的響應(yīng)消息 ,否則該會(huì)話將被終止,根據(jù)不同廠家的實(shí)現(xiàn),EVCC可以再重新發(fā)起一個(gè)新的會(huì)話。 1、充電流程 (1)充電流程圖 (2)交流充電過程 (3)直流充電過程
3、核心功能 (1)智能充電 ![]() (2)智能充電與智能電網(wǎng) 智能電動(dòng)汽車充電是該系統(tǒng)的一部分,因?yàn)殡妱?dòng)汽車充電會(huì)在很大程度上影響家庭、建筑物或公共區(qū)域的能源消耗。電網(wǎng)的能力在某個(gè)點(diǎn)可以處理多少電力方面受到限制。 (3)即插即充 2014 年發(fā)布的 ISO 15118 頂級(jí)功能。 (4)TLS通信 (5)密鑰驗(yàn)證 四、充電樁協(xié)議對(duì)比 IEC 61851 同時(shí)包含了確保只有在連接到靜止車輛時(shí)才會(huì)激活充電電流的機(jī)制。因此,IEC61851 是一種模擬的,安全相關(guān)的,低級(jí)的充電控制協(xié)議。 IEC 62196 和 ISO 15118 均基于 IEC 61851。 IEC 62196 插頭中的 CP 線允許區(qū)分 6 種電動(dòng)汽車(EV)連接狀態(tài)并可以通過模擬 PWM 信號(hào)(脈寬調(diào)制)表示充電樁(EVSE)所允許通過的最大充電電流。 要實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)汽車(EV)同時(shí)充電的靈活管理需要更多的基本參數(shù),這些基本的參數(shù)的傳輸無法通過PWM模擬信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。這就產(chǎn)生了對(duì)數(shù)字通信協(xié)議的需求,進(jìn)而導(dǎo)致了標(biāo)準(zhǔn)化的工作, ISO 15118 協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。 DIN 70121 基于 ISO 15118 標(biāo)準(zhǔn)的早期未發(fā)布版本. GB/T 27930是針對(duì)國內(nèi)電動(dòng)汽車充電設(shè)施的充電接口通信這種特定應(yīng)用場景設(shè)計(jì)的通信協(xié)議。 1、IEC 61851協(xié)議 IEC 61851-1 是最早發(fā)布的定義電動(dòng)汽車一般充電要求的標(biāo)準(zhǔn)之一。IEC 61851-1 定義了 4 種充電模式,其中模式 2 定義了在Pilot線上加載脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 信號(hào)作為 EV 和車外充電器之間的通信方式;IEC 61851-1 的模式 4 定義了通過 Pilot 信號(hào)線進(jìn)行高級(jí)通信 (HLC) 以管理 IEC 61851-23 中定義的直流充電(DC)的通信和管理協(xié)議。1kHz 的PWM信號(hào)由充電樁產(chǎn)生,實(shí)際充電的電流大小由汽車(EV)來決定。 具體可以參照《儲(chǔ)能系統(tǒng)---交流充電樁(三)》 2、GB/T27930協(xié)議 GB/T 27930是針對(duì)我國國標(biāo)GB/T20234.3的直流充電接口制定的協(xié)議 具體可以參照《儲(chǔ)能系統(tǒng)---充電樁工作原理介紹(二)》 3、DIN70121協(xié)議 4、SAE J1772協(xié)議 SAE J1772 由汽車工程學(xué)會(huì) (SAE) 發(fā)布,用于規(guī)范不同類型的充電協(xié)議。SAE 采用 DIN70121 的 HLC 協(xié)議進(jìn)行直流充電,采用 IEC 61851-1 的 Pilot PWM 信號(hào)進(jìn)行交流充電。SAE J1772 為交流充電定義了 EV-EVSE 接口中控制Pilot 信號(hào)的相關(guān) PWM 波形。此外,SAE J1772 和 SAE J2847-2 協(xié)議也詳細(xì)描述了基于 DIN70121 來實(shí)現(xiàn)車輛到電網(wǎng) (V2G)通信的各類消息的時(shí)序和順序。 5、ISO15118協(xié)議 (1)DIN 70121和ISO15118基于PLC通信,GB/T 27930基于CAN通信 基于HomePlug GreenPHY作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的電力線通訊(Power Line Communication,簡稱PLC)。簡單來說就是通過安裝在充電樁或車輛CP信號(hào)電路上的調(diào)制解調(diào)器將OFDM調(diào)制的高頻信號(hào)耦合在CP信號(hào)線上,并由另一端的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)。從而在不增加額外通訊引腳的情況下實(shí)現(xiàn)高達(dá)10 Mbit/s的通訊速率,為直流充電信息交互以及高級(jí)功能例如即插即充甚至車網(wǎng)互動(dòng)提供高帶寬的信息交互通道。 (2)ISO15118 一對(duì)多而IEC 61851 只能支持一對(duì)一 IEC 61851 標(biāo)準(zhǔn)定義了一種基于脈寬調(diào)制(PWM),是一種模擬信號(hào)。如果充電樁或汽車僅支持 IEC 61851 通信協(xié)議,5%占空比的PWM信號(hào)將導(dǎo)致以最大可用充電電流開始充電過程,直到汽車完全充滿電 - 充電站運(yùn)營商 (CPO) 不會(huì)了解到整個(gè)充電過程汽車需要多少電能或汽車希望充電過程何時(shí)結(jié)束。如果系統(tǒng)支持ISO15118,當(dāng)在充電線的 CP 引腳上測量到 5% 占空比的 PWM 信號(hào)時(shí),充電樁和汽車之間的充電控制就會(huì)立即交給 ISO15118 。 (3)ISO15118除了傳統(tǒng)傳導(dǎo)式充電外,還涉及到了V2G(向電網(wǎng)回饋電能)即插即用、和無線充電部分內(nèi)容 DIN70121 不支持即插即用,這意味著:沒有通過傳輸層安全 (TLS) 進(jìn)行的安全通信,沒有數(shù)字證書,也沒有基于 XML 的數(shù)字簽名,因此真實(shí)性和數(shù)據(jù)完整性不能保證。充電樁無法向 EV 發(fā)送充電時(shí)間表以使其以更智能、更電網(wǎng)友好的方式充電。 (4)DIN 70121 基于 ISO 15118 標(biāo)準(zhǔn)的早期未發(fā)布版本,定義了電動(dòng)汽車和直流充電站之間的數(shù)字通信。DC 代表直流電,這意味著 DIN SPEC 70121 僅涵蓋直流充電模式,而 ISO 15118 涵蓋交流(交流電)和直流充電模式。圖一顯示了DIN 70121 和 ISO 15118 各個(gè)版本之間的主要功能區(qū)別: 五、總結(jié) DIN SPEC 70121 是作為臨時(shí)解決方案創(chuàng)建的,以在 ISO 15118 發(fā)布之前啟動(dòng)并運(yùn)行市場。不幸的是,因?yàn)殡妱?dòng)汽車市場的爆發(fā)式增長超過了 ISO 15118 協(xié)議產(chǎn)品成熟并達(dá)到廣泛互聯(lián)互通的量產(chǎn)速度,DIN SPEC 70121 仍然在 ISO 15118 測試研討會(huì)的各種測試裝置中盛行,在實(shí)際市場中部署的充電樁也廣泛支持 70121。從互聯(lián)互通的角度來看,相對(duì)于 ISO 15118,DIN SPEC 70121 在各個(gè)廠家的產(chǎn)品中是目前比較成熟的協(xié)議。隨著 ISO 15118 及其廣泛的附加功能迅速成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),DIN SPEC 70121 將開始逐步退出歷史舞臺(tái)。自 DIN SPEC 70121 首次發(fā)布以來,ISO 15118 系列標(biāo)準(zhǔn)有了很大的發(fā)展,這導(dǎo)致了 DIN SPEC 70121 和 ISO 15118 之間的許多技術(shù)差異。DIN SPEC 于 2012 年首次發(fā)布并于 2014 年更新,而第一個(gè)版本的ISO 15118 的技術(shù)規(guī)范于 2014 年發(fā)布,第 2 版剛剛開始發(fā)布。 |
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