世界领先的电动汽车国际标准 一 ISO 15118全系列
世界领先的电动汽车国际标准 一 ISO 15118全系列
ISO 15118 的官方名称是“道路车辆——车辆到电网的通信接口”。我可能有点偏见，因为我是该国际标准的共同作者之一，但我坚信 ISO 15118 是当今可用的最重要和面向未来的标准之一。
ISO 15118 中内置的智能充电机制使电网容量与越来越多连接到电网的电动汽车的能源需求完美匹配成为可能。ISO 15118 还支持双向能量传输，以便在需要时通过将能量从 EV 反馈回电网来实现车辆到电网的应用。ISO 15118 允许对电网更加友好、安全和方便的电动汽车充电。
在本文中，我们将介绍 ISO 15118 的主要特征以及 ISO 15118 文档系列的每个部分。让我们从创建该标准背后的故事开始。
ISO 15118 的历史
2010 年，国际标准化组织 (ISO) 和国际电工委员会 (IEC) 联手创建了 ISO/IEC 15118 联合工作组。汽车行业和公用事业行业的专家首次合作制定了电动汽车充电国际通信标准。联合工作组成功地创建了一个被广泛采用的解决方案，该解决方案现已成为欧洲、美国、中/南美洲和韩国等全球主要地区的领先标准。ISO 15118 也在印度和澳大利亚迅速得到采用。关于格式的说明：ISO 接管了标准的发布，现在简称为 ISO 15118。
Vehicle-to-grid——将电动汽车整合到电网中
ISO 15118 支持将电动汽车集成到智能电网中（也称为车辆 2 电网或车辆到电网）。智能电网是一种通过信息和通信技术将能源生产者、消费者和变压器等电网组件互连起来的电网，如下图所示。
ISO 15118 允许 EV 和充电站动态交换信息，根据这些信息可以（重新）协商适当的充电时间表。确保电动汽车以对电网友好的方式运行非常重要。在这种情况下，“电网友好”意味着该设备支持同时为多辆车充电，同时防止电网过载。智能充电应用程序将使用有关电网状态、每辆电动汽车的能源需求以及每位驾驶员的移动需求（出发时间和行驶里程）的可用信息，为每辆电动汽车计算单独的充电时间表。
这样，每次充电都会将电网容量与同时为电动汽车充电的电力需求完美匹配。在可再生能源高度可用时和/或在整体用电量较低时充电是 ISO 15118 可以实现的主要用例之一。
(互连的智能电网的插图)
由 Plug & Charge 提供支持的安全通信
电网是一个关键的基础设施，需要防御潜在的攻击，并且需要为提供给 EV 的能源向驾驶员收取适当的费用。如果 EV 和充电站之间没有安全通信，恶意第三方可以拦截和修改消息并篡改账单信息。这就是为什么 ISO 15118 具有称为即插即用功能的原因。Plug & Charge 部署了多种加密机制来保护这种通信并保证所有交换数据的机密性、完整性和真实性
用户便利是无缝充电体验的关键
ISO 15118 的即插即用功能还使 EV 能够自动向充电站识别自身，并获得授权访问其为电池充电所需的能量。这一切都基于通过即插即用功能提供的数字证书和公钥基础设施。最好的部分？除了将充电电缆插入车辆和充电站（有线充电期间）或停在地垫上方（无线充电期间）之外，驾驶员无需执行任何操作。使用这项技术，输入信用卡、打开应用程序扫描二维码或寻找容易丢失的 RFID 卡的行为都已成为过去。
由于以下三个关键因素，ISO 15118 将显着影响全球电动汽车充电的未来：
- 即插即用为客户带来便利
- ISO 15118 中定义的加密机制带来增强的数据安全性
- 电网友好型智能充电
考虑到这些基本要素，让我们深入了解标准的具体细节。
ISO 15118 文件族
该标准本身称为“道路车辆——车辆到电网通信接口”，由八个部分组成。连字符或破折号和数字表示相应的部分。ISO 15118-1 指的是第一部分等等。
在下图中，您可以看到 ISO 15118 的每个部分如何与定义电信网络中信息处理方式的七层通信中的一层或多层相关。当 EV 插入充电站时，EV 的通信控制器（称为 EVCC）和充电站的通信控制器（SECC）建立通信网络。该网络的目标是交换消息和启动计费会话。EVCC 和 SECC 都必须提供这七个功能层（如完善的ISO/OSI 通信堆栈中所述）) 以便处理他们发送和接收的信息。每一层都建立在底层提供的功能之上，从顶部的应用层开始，一直到物理层。
例如：物理和数据链路层指定 EV 和充电站如何使用充电电缆（通过 ISO 15118-3 中描述的 Home Plug Green PHY 调制解调器进行电力线通信）或 Wi-Fi 连接（ ISO 15118-8 引用的 IEEE 802.11n）作为物理介质。一旦正确设置了数据链路，上面的网络和传输层就可以依靠它来建立所谓的 TCP/IP 连接，以正确地将消息从 EVCC 路由到 SECC（并返回）。顶部的应用层使用已建立的通信路径来交换任何与用例相关的消息，无论是交流充电、直流充电还是无线充电。
ISO 15118 的八个部分及其与七个 ISO/OSI 层的关系
在讨论 ISO 15118 作为一个整体时，这包含了这个总标题中的一组标准。标准本身被分成几部分。在作为国际标准 (IS) 发布之前，每个部分都经过一组预定义的阶段。这就是为什么您可以在以下部分中找到有关每个部分的单独“状态”的信息的原因。该状态反映了 IS 的发布日期，这是 ISO 标准化项目时间表的最后阶段。
让我们分别深入研究每个文档部分。
ISO 标准发布的流程和时间表
发布 ISO 标准的时间表中的阶段（来源：VDA）
上图概述了 ISO 标准化过程的时间表。该流程以新工作项目提案（NWIP 或 NP）启动，该提案在 12 个月后进入委员会草案 (CD) 阶段。一旦 CD 可用（仅供作为标准化机构成员的技术专家使用），将开始为期三个月的投票阶段，在此期间这些专家可以提供编辑和技术评论。一旦评论阶段结束，收集到的评论将在在线网络会议和面对面会议中得到解决。
作为这项协作工作的结果，随后起草并发布了国际标准草案 (DIS)。联合工作组可能会决定起草第二份 CD，以防专家们认为该文件尚未准备好被视为 DIS。DIS 是第一份公开提供并可以在线购买的文件。另一个评论和投票阶段将在 DIS 发布后进行，类似于 CD 阶段的过程。
国际标准 (IS) 之前的最后一个阶段是国际标准最终草案 (FDIS)。这是一个可选阶段，如果从事此标准工作的专家组认为该文件已达到足够的质量水平，则可以跳过该阶段。FDIS 是一份不允许进行任何额外技术更改的文件。因此，在此评论阶段只允许编辑评论。从图中可以看出，一个 ISO 标准化过程总共需要 24 到 48 个月不等。
就 ISO 15118-2 而言，该标准已经形成四年多，并将根据需要继续完善（参见 ISO 15118-20）。此过程可确保它保持最新状态并适应世界各地的许多独特用例。
ISO 15118最新全系列标准下载:
- ISO 15118 Road vehicles - Vehicle to grid communication interface（道路车辆 - 车辆到电网的通信接口）- 包含全部10份最新英文标准文件.rar
- ISO 15118-1：2019 Road vehicles - Vehicle to grid communication interface - Part 1：General information and use-case definition(道路车辆–车辆与电网通信接口–第1部分：一般信息和用例定义) - 完整英文版（123页）
- ISO 15118-2：2014 Road vehicles — Vehicle-to-Grid Communication Interface — Part 2：Network and application protocol requirements(道路车辆–车对网通信接口–第二部分：网络和应用协议要求) - 完整英文电子版（348页）
- ISO 15118-3：2015 Road vehicles — Vehicle to grid communication interface — Part 3：Physical and data link layer requirements(道路车辆-车辆到电网的通信接口-第3部分：物理和数据链路层要求) - 完整英文电子版（85页）
- ISO 15118-4：2018 Road vehicles — Vehicle to grid communication interface — Part 4：Network and application protocol conformance test(道路车辆-车辆与电网通信接口-第4部分：网络和应用协议一致性测试) - 完整英文电子版（1467页）
- ISO/DIS 15118-4：2021 Road vehicles — Vehicle to grid communication interface — Part 4：Network and application protocol conformance test(道路车辆-车辆与电网通信接口-第4部分：网络和应用协议一致性测试) - 完整英文电子版（1583页）
- ISO 15118-5：2018 Road vehicles — Vehicle to grid communication interface — Part 5：Physical layer and data link layer conformance test(道路车辆-车辆到电网的通信接口-第5部分：物理层和数据链路层一致性测试) - 完整英文电子版（411页）
- ISO/DIS 15118-6：2015 Road vehicles - Vehicle to grid communication interface - Part 6：General information and use-case definition for wireless communication(道路车辆–车辆与电网通信接口–第6部分：无线通信的一般信息和用例定义) - 完整英文版（32页）
- ISO 15118-8：2020 Road vehicles - Vehicle to grid communication interface - Part 8：Physical layer and data link layer requirements for wireless communication(道路车辆-车辆到电网的通信接口-第8部分：无线通信的物理层和数据链路层要求) - 完整英文版（38页）
- ISO 15118-9：2022 Road vehicles - Vehicle to grid communication interface - Part 9：Physical and data link layer conformance test for wireless communication(道路车辆–车辆与电网通信接口–第9部分：无线通信的物理和数据链路层符合性测试) - 完整英文版（76页）
- ISO 15118-20：2022 Road vehicles — Vehicle to grid communication interface — Part 20：2nd generation network layer and application layer requirements( 道路车辆-车辆到电网的通信接口-第20部分：第二代网络层和应用层要求) - 完整英文电子版（567页）