IEC TS 61851-3-5:2023
Проводящая система зарядки электромобилей. Часть 3-5. Оборудование для питания электромобилей постоянным током, защита которого основана на двойной или усиленной изоляции. Заранее определенные параметры связи и общее применение.

Стандартный №

IEC TS 61851-3-5:2023

Дата публикации

2023

Разместил

International Electrotechnical Commission (IEC)

Последняя версия

IEC TS 61851-3-5:2023

сфера применения

Анализ основного содержания технической спецификации IEC TS 61851-3-5

Техническая спецификация IEC TS 61851-3-5, опубликованная Международной электротехнической комиссией, является ключевым компонентом серии стандартов на системы токопроводящей зарядки электромобилей. Она специально предназначена для систем электропитания постоянного тока электромобилей с двойной или усиленной изоляцией и устанавливает технические требования к предопределенным параметрам связи и общим объектам применения.

---

Область применения и техническая база

Настоящая техническая спецификация применяется к оборудованию, использующему протокол CANopen для обеспечения токопроводящей передачи электроэнергии между электросетью и электромобилями или мобильными системами накопления энергии. Являясь частью серии стандартов IEC 61851, данная спецификация вместе с вспомогательными стандартами, такими как IEC TS 61851-3-1 и IEC TS 61851-3-4, образует полную систему технологий связи для зарядки постоянным током.

Техническая основа разработки спецификации обусловлена быстрым развитием инфраструктуры зарядки электромобилей, в частности строгими требованиями к надежности связи, безопасности и совместимости, предъявляемыми оборудованием для быстрой зарядки постоянным током. CANopen используется в качестве основы протокола связи, обеспечивая совместимость между устройствами разных производителей и упрощая интеграцию систем.

---

Технические требования к предопределенным объектам связи

Объект идентификации типа устройства (1000h)

В качестве основного идентификатора объект типа устройства должен указывать тип устройства и его функциональные характеристики. Спецификация требует, чтобы номер профиля устройства был фиксированным как 454q и предоставляет подробную дополнительную информацию через битовые поля:

Позиция бита	Значение	Функциональное описание
16	0/1	EMSC не поддерживается
24	0	Активное устройство
25	1	Пассивное устройство
26	0	Оборудование не может быть изменено конечным пользователем

Параметр синхронной связи Конфигурация

Спецификация подробно описывает соответствующие параметры синхронной связи:

• Объект синхронизации COB-ID (1005h): EMSC должен поддерживать функцию поставщика SYNC, а ведомое устройство должно поддерживать функцию потребителя SYNC. Объект цикла связи (1006h): Период передачи сигнала SYNC фиксирован и составляет 100 мс. Механизм тактового импульса: Рекомендуется установить время потребителя тактового импульса равным 300 мс, а время поставщика — 100 мс. Объект поддержки виртуальных устройств (6000h) Этот объект предоставляет информацию о виртуальных устройствах, поддерживаемых устройством, и реализует поддержку нескольких экземпляров с помощью 32-битной структуры данных: class='comparison-table'>Битовый сегментДлинаОписание функции31-248 битУровень устройства23-168 битСмещение экземпляра15-88 битНомер экземпляра7-08 битВиртуальное устройство function

  Объект слова состояния (6002h)

  Объект слова состояния использует 16-битную структуру данных для полного отражения рабочего состояния устройства:

  Битовое поле	Длина	Описание состояния
  0-5	6 бит	Функциональное состояние устройства (ток вход/выход, вход/выход напряжения и т. д.)
  6-11	6 бит	Состояние FSA, специфичное для виртуального устройства
  13-15	3 бита	Состояние EMS FSA (отключение, подключение, проверка совместимости, и т. д.)

  Объект возможностей устройства (6003h)

  Объект возможностей устройства подробно определяет различные функциональные характеристики устройства:

  • Возможность управления коммутатором (бит 0)
  • Идентификация активного/пассивного устройства (бит 1)
  • Возможность ведущего устройства (бит 2)
  • Поддержка спящего режима (бит 3)
  • Возможность ограничения тока/напряжения (биты 4-7)
  • Возможность передачи/приема динамического ограничения (биты 8-9)

  ---

  Дополнительная расширенная функция объекта приложения

  Информация о системном времени и устройстве

  Спецификация предоставляет несколько дополнительных объектов для управления системой и идентификации устройства:

  • Объект системной даты и времени (6004h): на основе количества дней 1 января 1984 г.
  • Уникальный номер детали устройства (6005h): 32-битный уникальный идентификатор
  • Дата производства электроники (6006h): временная метка с точностью до миллисекунд

  Механизм обработки ошибок

  Объект поведения при ошибке (1029h) определяет стратегию перехода состояния устройства при обнаружении ошибки связи или внутренней ошибки:

  Значение	Переход состояния
  00	Переход в предоперационное состояние NMT
  01	Нет перехода состояния
  02	Переход в NMT остановлен State

  ---

  Спецификация параметров связи PDO

  Связь с объектами данных процесса (PDO) как CA Основной механизм передачи данных в реальном времени Nopen подробно описан в Приложении B спецификации:

  • Спецификация сообщения: определяет конкретный формат и требования к передаче сообщений PDO
  • Выделение виртуального устройства: разъясняет отношения сопоставления между PDO и различными виртуальными устройствами
  • Подробная конфигурация параметров: включает в себя конкретную конфигурацию номеров сообщений 1-12 параметров TPDO

  Спецификация особенно подчеркивает различия в распределении PDO между активными и пассивными устройствами, чтобы гарантировать, что система может достигать эффективной передачи данных в различных режимах работы.

  ---

  Анализ развития технологий и совместимости стандартов

  Соответствие со смежными стандартами

  IEC TS 61851-3-5 обеспечивает техническую координацию со следующими стандартами:

  • IEC TS 61851-3-1: Общие правила и требования к стационарному оборудованию
  • IEC TS 61851-3-4: Общие определения и требования к коммуникациям CANopen
  • EN 50325-4: Интерфейс устройства контроллера CANopen
  • CIA 302-2: Дополнительные функции прикладного уровня CANopen

  Тенденции развития технологий

  Из содержания спецификации можно увидеть несколько важных тенденций развития технологии связи для зарядки электромобилей:

  1. Стандартизация протокола связи: Применение CANopen в качестве зрелого промышленного протокола для зарядки системы
  2. Повышенная защита безопасности: тесная интеграция требований двойной изоляции и механизмов безопасности связи
  3. Оптимизация интеграции системы: реализация сложного разделения функций системы с помощью концепции виртуальных устройств
  4. Проектирование масштабируемости: зарезервированный диапазон индексов обеспечивает пространство для будущего расширения функций

  ---

  Рекомендации по реализации и передовой опыт

  Ключевые моменты для реализации разработки устройства

  Основываясь на требованиях спецификации, во время разработки устройства следует сосредоточиться на следующем:

  • Идентификация типа устройства: убедитесь, что объект 1000h правильно отражает характеристики устройства и функциональную поддержку
  • Реализация конечного автомата: реализуйте управление устройством строго в соответствии с определенной логикой перехода состояний FSA
  • Конфигурация параметров связи: ключевые параметры, такие как период синхронизации и время тактового импульса, должны соответствовать рекомендуемым значения

  Стратегия обслуживания и модернизации

  На этапе долгосрочной эксплуатации и обслуживания необходимо установить следующее:

  • Управление конфигурацией: стандартизировать процесс настройки и изменения параметров устройства
  • Диагностический мониторинг: использовать предопределенные поля ошибок для мониторинга состояния устройства
  • Обновление прошивки: поддерживать удаленное обновление прошивки устройства через режим загрузчика
  • Отслеживание стандартов: внимательно следить за обновлениями и пересмотрами стандартов МЭК

  Полностью соблюдая технические требования IEC TS 61851-3-5, производители оборудования для зарядки электромобилей могут гарантировать стандартизацию, безопасность и совместимость продукции, предоставляя прочную техническую основу для здорового развития инфраструктуры зарядки электромобилей.