車輛到電網(wǎng)通信接口國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15118

ISO 15118 是當(dāng)今最重要且面向未來的標(biāo)準(zhǔn)之一。ISO 15118 內(nèi)置的智能充電機(jī)制使電網(wǎng)容量與連接到電網(wǎng)的越來越多的電動(dòng)汽車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(xiàn)車輛到電網(wǎng)的應(yīng)用。ISO 15118 允許對(duì)電網(wǎng)更友好、更安全、更方便地為電動(dòng)汽車充電。

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(biāo)準(zhǔn)背后的故事開始。

ISO 15118 的歷史

2010 年，國際標(biāo)準(zhǔn)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。來自汽車行業(yè)和公用事業(yè)行業(yè)的專家首次合作制定了用于電動(dòng)汽車充電的國際通信標(biāo)準(zhǔn)。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(xiàn)已成為歐洲、美國、中/南美洲和韓國等全球主要地區(qū)的領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)。ISO 15118 也在印度和澳大利亞迅速采用。關(guān)于格式的說明：ISO 接管了該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，現(xiàn)在簡稱為 ISO 15118。

車輛到電網(wǎng) — 將電動(dòng)汽車集成到電網(wǎng)中

ISO 15118 支持將電動(dòng)汽車集成到智能電網(wǎng)（又名 Vehicle-2-grid 或 Vehicle-to-Grid）中。智能電網(wǎng)是一種通過信息和通信技術(shù)將能源生產(chǎn)商、消費(fèi)者和電網(wǎng)組件（如變壓器）互連起來的電網(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(jù)這些信息可以（重新）協(xié)商適當(dāng)?shù)某潆姇r(shí)間表。確保電動(dòng)汽車以電網(wǎng)友好的方式運(yùn)行非常重要。在這種情況下，“電網(wǎng)友好”意味著該設(shè)備支持同時(shí)為多輛車充電，同時(shí)防止電網(wǎng)過載。智能充電應(yīng)用程序?qū)⑹褂糜嘘P(guān)電網(wǎng)狀態(tài)、每輛電動(dòng)汽車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）的可用信息來計(jì)算每輛電動(dòng)汽車的單獨(dú)充電時(shí)間表。

這樣，每個(gè)充電會(huì)話都將使電網(wǎng)的容量與同時(shí)為電動(dòng)汽車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(xiàn)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(chǔ)設(shè)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)汽車的能源進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)費(fèi)。如果電動(dòng)汽車和充電站之間沒有安全通信，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(jī)制來保護(hù)此通信，并保證所有交換數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和真實(shí)性。

用戶便利性是實(shí)現(xiàn)無縫充電體驗(yàn)的關(guān)鍵

ISO 15118的插電和充電功能也使電動(dòng)汽車能夠自動(dòng)識(shí)別自己到充電站，并獲得充電所需的能源授權(quán)。這一切都基于通過Plug & Charge功能提供的數(shù)字證書和公鑰基礎(chǔ)設(shè)施。最好的部分是什么？駕駛員無需執(zhí)行任何作，只需將充電電纜插入車輛和充電站（有線充電期間）或?qū)④囃Ｔ诮拥匕迳戏剑o線充電期間）。有了這項(xiàng)技術(shù)，輸入信用卡、打開應(yīng)用程序掃描二維碼或找到容易丟失的 RFID 卡的行為已成為過去。

ISO 15118 將對(duì)全球電動(dòng)汽車充電的未來產(chǎn)生重大影響，因?yàn)橐韵氯齻€(gè)關(guān)鍵因素：

1. 插頭和充電為客戶提供的便利

2. ISO 15118 中定義的加密機(jī)制帶來的增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性

3. 電網(wǎng)友好型智能充電

牢記這些基本要素后，讓我們來了解一下該標(biāo)準(zhǔn)的具體細(xì)節(jié)。

ISO 15118 文檔系列

該標(biāo)準(zhǔn)本身稱為“道路車輛 – 車輛到電網(wǎng)通信接口”，由八個(gè)部分組成。連字符或破折號(hào)和數(shù)字表示相應(yīng)的part. ISO 15118-1 表示第一部分，依此類推。

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(dāng) EV 插入充電站時(shí)，EV 的通信控制器（稱為 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(biāo)是交換消息并啟動(dòng)充電會(huì)話。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(gòu)建，從頂部的應(yīng)用程序?qū)娱_始，一直到物理層。

例如：物理和數(shù)據(jù)鏈路層指定了 EV 和充電站如何使用充電電纜（通過 Home Plug Green PHY 調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行電力線通信，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)來交換消息。正確設(shè)置數(shù)據(jù)鏈路后，上面的網(wǎng)絡(luò)和傳輸層可以依靠它來建立所謂的 TCP/IP 連接，以正確地將消息從 EVCC 路由到 SECC（并返回）。頂部的應(yīng)用層使用已建立的通信路徑來交換任何與使用案例相關(guān)的消息，無論是交流充電、直流充電還是無線充電。

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(biāo)題中的一組標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)本身被分解成幾個(gè)部分。每個(gè)部分在作為國際標(biāo)準(zhǔn) （IS） 發(fā)布之前都會(huì)經(jīng)歷一組預(yù)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(dú) “狀態(tài)” 的信息。狀態(tài)反映了 IS 的發(fā)布日期，這是 ISO 標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的流程和時(shí)間表

發(fā)布 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間表中的階段（來源：VDA）

上圖概述了 ISO 內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)化過程的時(shí)間表。該流程從新工作項(xiàng)提案（NWIP 或 NP）開始，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(duì)作為標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)成員的技術(shù)專家），就會(huì)開始為期三個(gè)月的投票階段，在此期間，這些專家可以提供編輯和技術(shù)評(píng)論。評(píng)論階段完成后，收集到的評(píng)論將在在線 Web 會(huì)議和面對(duì)面會(huì)議中解決。

作為這項(xiàng)合作工作的結(jié)果，然后起草并發(fā)布了國際標(biāo)準(zhǔn)草案 （DIS）。聯(lián)合工作組可以決定起草第二份 CD，以防專家認(rèn)為該文件尚未準(zhǔn)備好被視為 DIS。DIS 是第一個(gè)公開可用的文檔，可以在線購買。另一個(gè)評(píng)論和投票階段將在 DIS 發(fā)布后進(jìn)行，類似于 CD 階段的流程。

國際標(biāo)準(zhǔn) （IS） 之前的最后一個(gè)階段是國際標(biāo)準(zhǔn) （FDIS） 的最終草案。這是一個(gè)可選階段，如果處理此標(biāo)準(zhǔn)的專家組認(rèn)為文檔已達(dá)到足夠的質(zhì)量水平，則可以跳過該階段。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(píng)論階段，只允許編輯評(píng)論。從圖中可以看出，ISO 標(biāo)準(zhǔn)化過程總共需要 24 到 48 個(gè)月。

就 ISO 15118-2 而言，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成四年多，并將根據(jù)需要繼續(xù)完善（參見 ISO 15118-20）。此過程可確保它保持最新狀態(tài)并適應(yīng)世界各地的許多獨(dú)特用例。