標準于 2010 年由國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）通過，電動汽車和充電站之間的通信，改善了不同品牌、型號和充電類型（交流或直流）之間的互動。確保互操作性、智能充電和更高的安全性，提升電動汽車充電的整體體驗。該標準已在全球廣泛采用，尤其是在歐洲、美國、中南美洲、韓國、印度和澳大利亞等地區。

ISO15118 最初被命名為 ISO/IEC 15118。IEC（國際電工委員會）制定和發布電氣、電子和相關領域的國際標準技術，ISO（國際標準化組織）的重點是國際除電氣和電子領域外的所有領域的標準。有時標準也由 ISO 和 IEC 以所謂的聯合工作組 (JWG) 的形式聯合開發，正如 ISO/IEC 15118 那樣，因為信息技術和能源技術在這里融合。關于15118協議的發布，ISO 和 IEC 最終決定不是發布ISO/IEC“雙冠名標準”，而是所謂的“雙標識(logo)標準”。因為ISO 是主導的出版商，所以由ISO來冠名，但該標準還提供附加的 IEC 標志。因此，現如今人們實際上更多地稱該標準為 ISO 15118 而不是 ISO/IEC 15118。

2022年4月26國際組織- 國際標準化組織（IX-ISO ）發布ISO 15118-20，是ISO15118的最新版本標準系列，ISO 15118-20 是 ISO 15118-2 的擴展，另外還支持無線功率傳輸 (WPT)。這些服務中的每一項都可以使用雙向電力傳輸 (BPT) 和自動連接設備 (ACD) 來提供

2、版本信息介紹

（1）ISO 15118-1.0版本

目前發布的已經成為國際標準的是 ISO 15118 - 1, 2, 3, 4, 5, 8 這六份文檔，關于無線充電的6， 7 已經集成到1， 2 之中，將不會作為單獨的標準發布。目前已經發布的文檔和 OSI 7層協議的對應關系如下圖所示：

15118-1是通用要求

這部分基于ISO 15118實現充電和計費流程的應用場景，并描述了在各應用場景中的設備以及設備間的信息交互

15118-2是說應用層協議方面的

這部分定義的應用場景定義了mesages（消息）, message sequences（消息次序） and state machines（狀態機）， 以及實現這些應用場景所需定義的技術要求。定義了從網絡層一直到應用層的各個協議

15118-3是鏈路層方面的，用的是電力載波。軟件的同學無需關心。

這部分定義的物理層信令和消息

15118-4是測試相關的

15118-5是物理層相關的，軟件的同學無需關心太多

15118-8是無線方面的，目前不要看

15118-9是無線物理層方面的

（2）ISO 15118-20版本

ISO 15118-20 是ISO 15118的最新版本標準系列，面向未來的電動汽車 (EV) 充電通信標準。ISO/IEC 聯合工作組于 2015 年底開始開發它，重點是添加未納入 ISO 15118-2 的新功能。此外，我們消除了在各個市場供應商實施 ISO 15118-2 時發現的限制。ISO 15118-20 旨在成為服務于所有用例的標準，以支持全系列電動汽車，無論是汽車、摩托車、卡車、公共汽車、船舶還是飛機。是的，甚至是飛機。讓我們深入了解這一面向未來的通信標準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間表。ISO 15118-2 指定了電動汽車和充電站交換的消息，以控制交流和直流充電會話。而且，即插即充功能。ISO 15118-20 是 ISO 15118-2 的擴展，另外還支持無線功率傳輸 (WPT)。這些服務中的每一項都可以使用雙向電力傳輸 (BPT) 和自動連接設備 (ACD) 來提供，下面將對此進行說明。

二、CCS接口介紹

CCS充電標準的歷史可以追溯到2011年。當時，歐洲、北美和亞洲的電動汽車市場出現了不同的充電標準，這給全球范圍內的電動汽車發展帶來了互操作性和充電便利性的問題。為解決這一問題，歐洲汽車制造商協會（ACEA）提出了CCS 充電標準提案，旨在將交流和直流充電整合為一個統一的系統。連接器物理接口上設計為集成了交流和直流接口的組合式插座，能夠兼容3種充電模式：單相交流充電、三相交流充電以及直流充電。可以為電動汽車提供更靈活的充電選擇。CCS Combo 1.0標準于2012年正式發布。

在2014年，CCS Combo 2.0

發布，版本是對之前版本的重要升級，進一步提高了充電功率，支持更快速的直流充電。這一版本的CCS標準也在歐州和北美市場得到廣泛采用。此后CCS標準又于2017和2020年進行了兩次迭代（CCS Combo 2.0.1和CCS Combo 2.0.2），進一步提高了充電功率以及提升了安全性。

1、接口介紹

EV（electricity vehicle） - 充電接口 - 協議

德標DIN、歐標EN、國際ISO、國標GB對照表，做出口必備資料

2、CCS1接口

美國和日本國內的電網只支持單相交流充電，所以Type 1的插頭和端口在這兩個市場占據主流。

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，歐洲和中國電網支持單相 240 V和三相 400 V連接。在2011年10月，8家汽車企業包含Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Porsche, 和 VW 提議了一個統一的充電接口（汽車端口和充電槍插頭），同時支持交流和直流充電：Combined Charging System (CCS)。這個提議后來形成了 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汽車充電的時間。

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（下半部分的兩個粗的接口）。在交流和直流充電進程當中，電動汽車（EV）和充電樁（EVSE）之間的通信是通過 Control Pilot (CP)接口來進行

CP - Control Pilot 接口傳輸模擬的 PWM 信號和基于電力線載波（PLC）的調制到模擬信號上的ISO 15118 或 DIN70121 數字信號。

PP - Proxmity Pilot (也叫 Plug Presence) 接口傳輸一個信號使得汽車（EV）能夠監測到充電槍插頭已經連接上。用來實現一個重要的安全功能 - 當充電槍連接時，汽車不能移動。

PE - Productive Earth, 接地保護，是設備的接地引線。

其他的幾個接口用來傳輸電能：Neutral (N)線，L1(AC 單相），L2, L3 (AC 三相）；DC+，DC- （直流）。

三、ISO15118協議內容介紹

ISO 15118 通信協議是基于客戶端-服務器（client-server) 模式的，由汽車充電控制器（EVCC） 發送請求消息（這些消息帶有后綴"Req"），由樁端充電控制器（SECC）來返回相應的響應消息（帶有后綴"Res"）。EVCC 需要在相應請求消息的特定超時范圍（一般在 2 到 5 秒之間）內收到 SECC 的響應消息 ，否則該會話將被終止，根據不同廠家的實現，EVCC可以再重新發起一個新的會話。

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

2、ISO 15118運行機制

IEC 61851

標準定義了一種基于脈寬調制（PWM）的和充電安全相關的通信協議。ISO 15118 通過更高級別的數字協議增強了充電樁和電動汽車之間的通信機制，提供更豐富的信息，主要包括：雙向通信，信道加密，認證，授權，充電狀態，離開時間，等。當在充電線的 CP 引腳上測量到 5% 占空比的 PWM 信號時，充電樁和汽車之間的充電控制就會立即交給 ISO 15118 。

如果充電樁或汽車僅支持 IEC 61851 通信協議，5%占空比的PWM信號將導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 - 充電站運營商 (CPO) 不會了解到整個充電過程汽車需要多少電能或汽車希望充電過程何時結束（例如汽車希望充10kw的電能，但同時必須20分鐘后就要離開）。但是當我們討論電網的削峰填谷以及更有價值的服務時，這些信息是必不可少的，而這些正是 ISO 15118 所能夠提供的。

3、核心功能

（1）智能充電

智能電動汽車充電是智能控制、管理和調整電動汽車充電各個方面的能力。它基于電動汽車、充電器、充電運營商和電力供應商或公用事業公司之間的實時數據通信來完成。在智能充電中，所有相關方不斷溝通并使用先進的充電解決方案來優化充電。這個生態系統的核心是智能充電電動汽車解決方案，該解決方案可以處理這些數據，并允許充電運營商和用戶管理充電的各個方面。

1）智能能源管；它管理電動汽車充電對電網和電力供應的影響。

2）優化電動汽車；充電它幫助電動汽車司機和充電服務提供商在成本和效率方面優化充電。

3）遠程管理和分析；它使用戶和運營商能夠通過網絡平臺或移動應用程序控制和調整充電。

4）先進的電動汽車充電技術許多新技術，如V2G

，都需要智能充電功能才能正常運行。

ISO 15118 標準引入了另一種可以用作智能充電的信息源：電動汽車本身（EV）。規劃充電過程時最重要的信息之一是汽車想要消耗的能量。有許多選項可以向 CSMS 提供此類信息：

用戶可以使用移動應用程序（由 eMSP 提供）輸入請求的能量，并通過后端到后端的集成將其發送到 CPO 的 CSMS，充電站可以使用自定義 API 將此數據直接發送到 CSMS

（2）智能充電與智能電網

智能電動汽車充電是該系統的一部分，因為電動汽車充電會在很大程度上影響家庭、建筑物或公共區域的能源消耗。電網的能力在某個點可以處理多少電力方面受到限制。

（3）即插即充

2014 年發布的 ISO 15118 頂級功能。

（4）TLS通信

（5）密鑰驗證

四、充電樁協議對比

IEC 61851 同時包含了確保只有在連接到靜止車輛時才會激活充電電流的機制。因此，IEC61851 是一種模擬的，安全相關的，低級的充電控制協議。

IEC 62196 和 ISO 15118 均基于 IEC 61851。 IEC 62196 插頭中的 CP 線允許區分 6 種電動汽車（EV）連接狀態并可以通過模擬 PWM 信號（脈寬調制）表示充電樁（EVSE）所允許通過的最大充電電流。

要實現對一個或多個電動汽車（EV）同時充電的靈活管理需要更多的基本參數，這些基本的參數的傳輸無法通過PWM模擬信號來實現。這就產生了對數字通信協議的需求，進而導致了標準化的工作， ISO 15118 協議應運而生。

DIN 70121

基于 ISO 15118 標準的早期未發布版本.

GB/T 27930

是針對國內電動汽車充電設施的充電接口通信這種特定應用場景設計的通信協議。

1、IEC 61851協議

IEC 61851-1 是最早發布的定義電動汽車一般充電要求的標準之一。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制 (PWM) 信號作為 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 信號線進行高級通信 (HLC) 以管理 IEC 61851-23 中定義的直流充電（DC）的通信和管理協議。1kHz 的PWM信號由充電樁產生，實際充電的電流大小由汽車（EV）來決定。

具體可以參照《儲能系統---交流充電樁（三）》

脈寬調制是一種用于對信息進行編碼的調制技術，例如，把最大允許充電電流這樣的信息轉換為脈沖信號。它的基本工作機制是通過控制充電樁輸出端口CP信號的電壓幅度和在一個周期(1ms)內的開關時間來實現的。電源打開和關閉的時間比例稱為“占空比”，以百分比表示， 高的占空比代表更高的可用充電電流。CP線上的電壓（和地線（PE）的電壓差[V]）用來區別不同的樁和車之間的連接狀態：

2、GB/T27930協議

GB/T 27930是針對我國國標GB/T20234.3的直流充電接口制定的協議

具體可以參照《儲能系統---充電樁工作原理介紹（二）》

3、DIN70121協議

DIN 70121標準是由德國標準化學會與2012年發布的用于電動車與直流充電樁之間數字通信的規范性標準。早在2011年，寶馬集團就已經發布了純電概念車i3和i8并宣布在2013年上市。但此時ISO/IEC 15118標準還在起草制定中，德國汽車行業迫切需要一份標準來規范市場并推出產品。因此，DIN 70121 帶著振興德國汽車電氣化轉型的使命誕生。它基于IEC 61851-23 和 ISO 15118 早期未發布的版本，定義了直流充電過程中的數字通訊規范。直流充電會話中 EV 和 EVSE 之間的 HLC over Pilot 信號。到 DIN 70121 發布時，北美和歐洲地區都已經采用 PLC（如 HomePlug Green PHY 規范中所述）作為 HLC 協議的物理層和數據鏈路層。通俗的說，DIN 70121標準規定了采用CP信號線作為傳輸媒介、PLC作為數據鏈路、使用MAC和TCP/IP作為網絡傳輸層的通訊模式以及規范了高級別通訊的握手、交互流程以及報文內容，從而解決了當時直流充電行業沒有標準的燃眉之急。

在2014年，德國標準化學會又發布了DIN 70121:2014 Ed.2，修正了部分問題。2018年又正式發布了針對DIN 70121的一致性測試規范DIN 70122:2018。至此，CCS充電有了一整套相對完整的標準及一致性測試體系。

4、SAE J1772

協議

SAE J1772 由汽車工程學會 (SAE) 發布，用于規范不同類型的充電協議。SAE 采用 DIN70121 的 HLC 協議進行直流充電，采用 IEC 61851-1 的 Pilot PWM 信號進行交流充電。SAE J1772 為交流充電定義了 EV-EVSE 接口中控制Pilot 信號的相關 PWM 波形。此外，SAE J1772 和 SAE J2847-2 協議也詳細描述了基于 DIN70121 來實現車輛到電網 (V2G)通信的各類消息的時序和順序。

5、ISO15118協議

ISO 15118 是一個相對完整的綜合協議標準，其中很大一部分篇幅涉及到交流和直流充電會話的 HLC 協議的安全性。ISO 15118 引入了兩種充電用戶身份識別方法：外部識別模式 (EIM) 和即插即充電 (PnC) 模式。EIM 類似于 DIN 70121 或 SAE J2847，其中汽車駕駛者需要在充電過程開始之前手動使用信用卡或其他的身份識別方法（儲值卡，手機APP等）；在 PnC 模式下，所需的識別和計費信息都通過 HLC 在 EV 和 EVSE 之間自動交換，不需要駕駛員手動參與。此外，與 DIN SPEC 70121 不同，ISO 15118 允許根據電網容量和能源成本來智能安排充電時間。

6、協議差異性對比

（1）DIN 70121和ISO15118基于PLC通信，GB/T 27930基于CAN通信

基于HomePlug GreenPHY作為數據鏈路層協議的電力線通訊（Power Line Communication，簡稱PLC）。簡單來說就是通過安裝在充電樁或車輛CP信號電路上的調制解調器將OFDM調制的高頻信號耦合在CP信號線上，并由另一端的調制解調器進行解調。從而在不增加額外通訊引腳的情況下實現高達10 Mbit/s的通訊速率，為直流充電信息交互以及高級功能例如即插即充甚至車網互動提供高帶寬的信息交互通道。

（2）ISO15118 一對多而IEC 61851 只能支持一對一

IEC 61851 標準定義了一種基于脈寬調制（PWM），是一種模擬信號。如果充電樁或汽車僅支持 IEC 61851 通信協議，5%占空比的PWM信號將導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 - 充電站運營商 (CPO) 不會了解到整個充電過程汽車需要多少電能或汽車希望充電過程何時結束。如果系統支持ISO15118，當在充電線的 CP 引腳上測量到 5% 占空比的 PWM 信號時，充電樁和汽車之間的充電控制就會立即交給 ISO15118 。

（3）ISO15118除了傳統傳導式充電外，還涉及到了V2G（向電網回饋電能）即插即用、和無線充電部分內容

DIN70121 不支持即插即用，這意味著：沒有通過傳輸層安全 (TLS) 進行的安全通信，沒有數字證書，也沒有基于 XML 的數字簽名，因此真實性和數據完整性不能保證。充電樁無法向 EV 發送充電時間表以使其以更智能、更電網友好的方式充電。

（4）DIN 70121 基于 ISO 15118 標準的早期未發布版本，定義了電動汽車和直流充電站之間的數字通信。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 各個版本之間的主要功能區別：

五、總結

DIN SPEC 70121 是作為臨時解決方案創建的，以在 ISO 15118 發布之前啟動并運行市場。不幸的是，因為電動汽車市場的爆發式增長超過了 ISO 15118 協議產品成熟并達到廣泛互聯互通的量產速度，DIN SPEC 70121 仍然在 ISO 15118 測試研討會的各種測試裝置中盛行，在實際市場中部署的充電樁也廣泛支持 70121。從互聯互通的角度來看，相對于 ISO 15118，DIN SPEC 70121 在各個廠家的產品中是目前比較成熟的協議。隨著 ISO 15118 及其廣泛的附加功能迅速成為行業標準，DIN SPEC 70121 將開始逐步退出歷史舞臺。自 DIN SPEC 70121 首次發布以來，ISO 15118 系列標準有了很大的發展，這導致了 DIN SPEC 70121 和 ISO 15118 之間的許多技術差異。DIN SPEC 于 2012 年首次發布并于 2014 年更新，而第一個版本的ISO 15118 的技術規范于 2014 年發布，第 2 版剛剛開始發布。