车辆到电网通信接口国际标准ISO 15118

ISO 15118 是当今最重要且面向未来的标准之一。ISO 15118 内置的智能充电机制使电网容量与连接到电网的越来越多的电动汽车的能源需求完美匹配。ISO 15118 还支持双向能量传输，以便在需要时将能量从 EV 反馈给电网，从而实现车辆到电网的应用。ISO 15118 允许对电网更友好、更安全、更方便地为电动汽车充电。

在本文中，我们将介绍 ISO 15118 的主要特征以及 ISO 15118 文件系列的每个部分。让我们从创建此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） 联手成立了 ISO/IEC 15118 联合工作组。来自汽车行业和公用事业行业的专家首次合作制定了用于电动汽车充电的国际通信标准。联合工作组成功创建了一个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采用。关于格式的说明：ISO 接管了该标准的发布，现在简称为 ISO 15118。

车辆到电网 — 将电动汽车集成到电网中

ISO 15118 支持将电动汽车集成到智能电网（又名 Vehicle-2-grid 或 Vehicle-to-Grid）中。智能电网是一种通过信息和通信技术将能源生产商、消费者和电网组件（如变压器）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出行需求（出发时间和行驶里程）的可用信息来计算每辆电动汽车的单独充电时间表。

这样，每个充电会话都将使电网的容量与同时为电动汽车充电的电力需求完美匹配。在可再生能源高可用性和/或整体用电量较低的情况下充电是 ISO 15118 可以实现的主要用例之一。

互连智能电网图

由Plug & Charge供电的安全通信

电网是一个关键的基础设施，需要抵御潜在的攻击，并且需要为驾驶员提供提供给电动汽车的能源进行适当的计费。如果电动汽车和充电站之间没有安全通信，恶意第三方就可以拦截和修改消息并篡改账单信息。这就是为什么ISO 15118带有一个叫做即插即用的功能。Plug & Charge部署了多种加密机制来保护此通信，并保证所有交换数据的机密性、完整性和真实性。

用户便利性是实现无缝充电体验的关键

ISO 15118的插电和充电功能也使电动汽车能够自动识别自己到充电站，并获得充电所需的能源授权。这一切都基于通过Plug & Charge功能提供的数字证书和公钥基础设施。最好的部分是什么？驾驶员无需执行任何作，只需将充电电缆插入车辆和充电站（有线充电期间）或将车停在接地板上方（无线充电期间）。有了这项技术，输入信用卡、打开应用程序扫描二维码或找到容易丢失的 RFID 卡的行为已成为过去。

ISO 15118 将对全球电动汽车充电的未来产生重大影响，因为以下三个关键因素：

1. 插头和充电为客户提供的便利

2. ISO 15118 中定义的加密机制带来的增强数据安全性

3. 电网友好型智能充电

牢记这些基本要素后，让我们来了解一下该标准的具体细节。

ISO 15118 文档系列

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part. ISO 15118-1 表示第一部分，依此类推。

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如何处理信息的七层通信中的一层或多层相关联。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。此网络的目标是交换消息并启动充电会话。EVCC 和 SECC 都必须提供这七个功能层（如成熟的 ISO/OSI 通信堆栈中所述），以便处理它们发送和接收的信息。每一层都基于底层提供的功能构建，从顶部的应用程序层开始，一直到物理层。

例如：物理和数据链路层指定了 EV 和充电站如何使用充电电缆（通过 Home Plug Green PHY 调制解调器进行电力线通信，如 ISO 15118-3 中所述）或 Wi-Fi 连接（IEEE 802.11n，如 ISO 15118-8 所述）作为物理介质来交换消息。正确设置数据链路后，上面的网络和传输层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使用案例相关的消息，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‍

在讨论整个 ISO 15118 时，这包括这个总体标题中的一组标准。标准本身被分解成几个部分。每个部分在作为国际标准 （IS） 发布之前都会经历一组预定义的阶段。这就是为什么您可以在下面的部分中找到有关每个部分的单独 “状态” 的信息。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 内部标准化过程的时间表。该流程从新工作项提案（NWIP 或 NP）开始，该提案在 12 个月后进入委员会草案 （CD） 阶段。一旦 CD 可用（仅针对作为标准化机构成员的技术专家），就会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。评论阶段完成后，收集到的评论将在在线 Web 会议和面对面会议中解决。

作为这项合作工作的结果，然后起草并发布了国际标准草案 （DIS）。联合工作组可以决定起草第二份 CD，以防专家认为该文件尚未准备好被视为 DIS。DIS 是第一个公开可用的文档，可以在线购买。另一个评论和投票阶段将在 DIS 发布后进行，类似于 CD 阶段的流程。

国际标准 （IS） 之前的最后一个阶段是国际标准 （FDIS） 的最终草案。这是一个可选阶段，如果处理此标准的专家组认为文档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其他技术更改的文件。因此，在此评论阶段，只允许编辑评论。从图中可以看出，ISO 标准化过程总共需要 24 到 48 个月。

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。