車(chē)輛到電網(wǎng)通信接口國際標準ISO 15118

ISO 15118 是當今最重要且面向未來(lái)的標準之一。ISO 15118 內置的智能充電機制使電網(wǎng)容量與連接到電網(wǎng)的越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)的能源需求完美匹配。ISO 15118 還支持雙向能量傳輸，以便在需要時(shí)將能量從 EV 反饋給電網(wǎng)，從而實(shí)現車(chē)輛到電網(wǎng)的應用。ISO 15118 允許對電網(wǎng)更友好、更安全、更方便地為電動(dòng)汽車(chē)充電。

在本文中，我們將介紹 ISO 15118 的主要特征以及 ISO 15118 文件系列的每個(gè)部分。讓我們從創(chuàng )建此標準背后的故事開(kāi)始。

ISO 15118 的歷史

2010 年，國際標準化組織 （ISO） 和國際電工委員會(huì ) （IEC） 聯(lián)手成立了 ISO/IEC 15118 聯(lián)合工作組。來(lái)自汽車(chē)行業(yè)和公用事業(yè)行業(yè)的專(zhuān)家首次合作制定了用于電動(dòng)汽車(chē)充電的國際通信標準。聯(lián)合工作組成功創(chuàng )建了一個(gè)廣泛采用的解決方案，該解決方案現已成為歐洲、美國、中/南美洲和韓國等全球主要地區的領(lǐng)先標準。ISO 15118 也在印度和澳大利亞迅速采用。關(guān)于格式的說(shuō)明：ISO 接管了該標準的發(fā)布，現在簡(jiǎn)稱(chēng)為 ISO 15118。

車(chē)輛到電網(wǎng) — 將電動(dòng)汽車(chē)集成到電網(wǎng)中

ISO 15118 支持將電動(dòng)汽車(chē)集成到智能電網(wǎng)（又名 Vehicle-2-grid 或 Vehicle-to-Grid）中。智能電網(wǎng)是一種通過(guò)信息和通信技術(shù)將能源生產(chǎn)商、消費者和電網(wǎng)組件（如變壓器）互連起來(lái)的電網(wǎng)，如下圖所示。

ISO 15118 允許 EV 和充電站動(dòng)態(tài)交換信息，根據這些信息可以（重新）協(xié)商適當的充電時(shí)間表。確保電動(dòng)汽車(chē)以電網(wǎng)友好的方式運行非常重要。在這種情況下，“電網(wǎng)友好”意味著(zhù)該設備支持同時(shí)為多輛車(chē)充電，同時(shí)防止電網(wǎng)過(guò)載。智能充電應用程序將使用有關(guān)電網(wǎng)狀態(tài)、每輛電動(dòng)汽車(chē)的能源需求以及每位駕駛員的出行需求（出發(fā)時(shí)間和行駛里程）的可用信息來(lái)計算每輛電動(dòng)汽車(chē)的單獨充電時(shí)間表。

這樣，每個(gè)充電會(huì )話(huà)都將使電網(wǎng)的容量與同時(shí)為電動(dòng)汽車(chē)充電的電力需求完美匹配。在可再生能源高可用性和/或整體用電量較低的情況下充電是 ISO 15118 可以實(shí)現的主要用例之一。

互連智能電網(wǎng)圖

由Plug & Charge供電的安全通信

電網(wǎng)是一個(gè)關(guān)鍵的基礎設施，需要抵御潛在的攻擊，并且需要為駕駛員提供提供給電動(dòng)汽車(chē)的能源進(jìn)行適當的計費。如果電動(dòng)汽車(chē)和充電站之間沒(méi)有安全通信，惡意第三方就可以攔截和修改消息并篡改賬單信息。這就是為什么ISO 15118帶有一個(gè)叫做即插即用的功能。Plug & Charge部署了多種加密機制來(lái)保護此通信，并保證所有交換數據的機密性、完整性和真實(shí)性。

用戶(hù)便利性是實(shí)現無(wú)縫充電體驗的關(guān)鍵

ISO 15118的插電和充電功能也使電動(dòng)汽車(chē)能夠自動(dòng)識別自己到充電站，并獲得充電所需的能源授權。這一切都基于通過(guò)Plug & Charge功能提供的數字證書(shū)和公鑰基礎設施。最好的部分是什么？駕駛員無(wú)需執行任何作，只需將充電電纜插入車(chē)輛和充電站（有線(xiàn)充電期間）或將車(chē)停在接地板上方（無(wú)線(xiàn)充電期間）。有了這項技術(shù)，輸入信用卡、打開(kāi)應用程序掃描二維碼或找到容易丟失的 RFID 卡的行為已成為過(guò)去。

ISO 15118 將對全球電動(dòng)汽車(chē)充電的未來(lái)產(chǎn)生重大影響，因為以下三個(gè)關(guān)鍵因素：

1. 插頭和充電為客戶(hù)提供的便利

2. ISO 15118 中定義的加密機制帶來(lái)的增強數據安全性

3. 電網(wǎng)友好型智能充電

牢記這些基本要素后，讓我們來(lái)了解一下該標準的具體細節。

ISO 15118 文檔系列

該標準本身稱(chēng)為“道路車(chē)輛 – 車(chē)輛到電網(wǎng)通信接口”，由八個(gè)部分組成。連字符或破折號和數字表示相應的part. ISO 15118-1 表示第一部分，依此類(lèi)推。

在下圖中，您可以看到 ISO 15118 的每個(gè)部分如何與定義電信網(wǎng)絡(luò )中如何處理信息的七層通信中的一層或多層相關(guān)聯(lián)。當 EV 插入充電站時(shí)，EV 的通信控制器（稱(chēng)為 EVCC）和充電站的通信控制器 （SECC） 建立通信網(wǎng)絡(luò )。此網(wǎng)絡(luò )的目標是交換消息并啟動(dòng)充電會(huì )話(huà)。EVCC 和 SECC 都必須提供這七個(gè)功能層（如成熟的 ISO/OSI 通信堆棧中所述），以便處理它們發(fā)送和接收的信息。每一層都基于底層提供的功能構建，從頂部的應用程序層開(kāi)始，一直到物理層。

例如：物理和數據鏈路層指定了 EV 和充電站如何使用充電電纜（通過(guò) Home Plug Green PHY 調制解調器進(jìn)行電力線(xiàn)通信，如 ISO 15118-3 中所述）或 Wi-Fi 連接（IEEE 802.11n，如 ISO 15118-8 所述）作為物理介質(zhì)來(lái)交換消息。正確設置數據鏈路后，上面的網(wǎng)絡(luò )和傳輸層可以依靠它來(lái)建立所謂的 TCP/IP 連接，以正確地將消息從 EVCC 路由到 SECC（并返回）。頂部的應用層使用已建立的通信路徑來(lái)交換任何與使用案例相關(guān)的消息，無(wú)論是交流充電、直流充電還是無(wú)線(xiàn)充電。

ISO 15118 的八個(gè)部分及其與七個(gè) ISO/OSI 層的關(guān)系?

在討論整個(gè) ISO 15118 時(shí)，這包括這個(gè)總體標題中的一組標準。標準本身被分解成幾個(gè)部分。每個(gè)部分在作為國際標準 （IS） 發(fā)布之前都會(huì )經(jīng)歷一組預定義的階段。這就是為什么您可以在下面的部分中找到有關(guān)每個(gè)部分的單獨 “狀態(tài)” 的信息。狀態(tài)反映了 IS 的發(fā)布日期，這是 ISO 標準化項目時(shí)間表的最后階段。

讓我們分別深入研究每個(gè)文檔部分。

ISO 標準發(fā)布的流程和時(shí)間表

發(fā)布 ISO 標準的時(shí)間表中的階段（來(lái)源：VDA）

上圖概述了 ISO 內部標準化過(guò)程的時(shí)間表。該流程從新工作項提案（NWIP 或 NP）開(kāi)始，該提案在 12 個(gè)月后進(jìn)入委員會(huì )草案 （CD） 階段。一旦 CD 可用（僅針對作為標準化機構成員的技術(shù)專(zhuān)家），就會(huì )開(kāi)始為期三個(gè)月的投票階段，在此期間，這些專(zhuān)家可以提供編輯和技術(shù)評論。評論階段完成后，收集到的評論將在在線(xiàn) Web 會(huì )議和面對面會(huì )議中解決。

作為這項合作工作的結果，然后起草并發(fā)布了國際標準草案 （DIS）。聯(lián)合工作組可以決定起草第二份 CD，以防專(zhuān)家認為該文件尚未準備好被視為 DIS。DIS 是第一個(gè)公開(kāi)可用的文檔，可以在線(xiàn)購買(mǎi)。另一個(gè)評論和投票階段將在 DIS 發(fā)布后進(jìn)行，類(lèi)似于 CD 階段的流程。

國際標準 （IS） 之前的最后一個(gè)階段是國際標準 （FDIS） 的最終草案。這是一個(gè)可選階段，如果處理此標準的專(zhuān)家組認為文檔已達到足夠的質(zhì)量水平，則可以跳過(guò)該階段。FDIS 是一份不允許進(jìn)行任何其他技術(shù)更改的文件。因此，在此評論階段，只允許編輯評論。從圖中可以看出，ISO 標準化過(guò)程總共需要 24 到 48 個(gè)月。

就 ISO 15118-2 而言，該標準已經(jīng)形成四年多，并將根據需要繼續完善（參見(jiàn) ISO 15118-20）。此過(guò)程可確保它保持最新?tīng)顟B(tài)并適應世界各地的許多獨特用例。