IEC 61851

IEC 61851 — это международный стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК), устанавливающий общие требования и методы испытаний для систем проводной передачи энергии между электрическим транспортным средством (ЭТС) и зарядной станцией (электрозарядным устройством, ЭЗУ). Стандарт является основополагающим нормативным документом для инфраструктуры зарядки электромобилей, определяющим режимы зарядки, электрические параметры, протоколы связи и требования безопасности.

История и развитие

Разработка стандарта IEC 61851 началась в конце 1990-х годов в ответ на рост рынка электромобилей и необходимость унификации зарядных интерфейсов. Первая редакция, IEC 61851-1:2001, была опубликована в 2001 году и охватывала зарядку переменным током (AC) мощностью до 7,4 кВт. В последующие годы стандарт неоднократно пересматривался и дополнялся.

Ключевые редакции:

• IEC 61851-1:2010 — вторая редакция, введшая режимы зарядки (Mode 1–4) и требования к зарядке постоянным током (DC).
• IEC 61851-1:2017 — третья редакция, уточнившая требования к безопасности, добавившая режим зарядки Mode 4 с цифровой связью по протоколу CAN (Controller Area Network) и расширившая диапазон мощностей.
• IEC 61851-1:2023 — текущая редакция, включающая требования к зарядке мощностью до 1 МВт (Megawatt Charging System, MCS) и поддержку двунаправленной передачи энергии (V2G — Vehicle-to-Grid).

В России стандарт IEC 61851 адаптирован как ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013 (с изменениями от 2021 года), который является обязательным для сертификации зарядных станций на территории Евразийского экономического союза (ЕАЭС).

Структура стандарта

IEC 61851 состоит из нескольких частей, каждая из которых посвящена определённым аспектам зарядки:

• IEC 61851-1 — общие требования (основной документ).
• IEC 61851-21-1 — требования к электромагнитной совместимости (ЭМС) для зарядных станций переменного тока.
• IEC 61851-21-2 — требования к ЭМС для зарядных станций постоянного тока.
• IEC 61851-23 — требования к зарядным станциям постоянного тока (DC).
• IEC 61851-24 — цифровая связь между ЭТС и зарядной станцией (протокол CAN).
• IEC 61851-25 — требования к зарядным станциям с двунаправленной передачей энергии (V2G).

Режимы зарядки

Стандарт определяет четыре режима зарядки (Modes), различающихся по способу подключения, наличию связи и уровню безопасности:

Mode 1 (Режим 1)

• Тип: зарядка переменным током (AC) от стандартной бытовой розетки (например, Schuko, BS 1363).
• Мощность: до 3,7 кВт (16 А, 230 В).
• Особенности: отсутствие защитного заземления и связи между ЭТС и сетью. Используется только для зарядки маломощных транспортных средств (например, электрических велосипедов, скутеров) в частных домах.
• Ограничения: запрещён в ряде стран (например, в США, Японии) из-за низкого уровня безопасности.

Mode 2 (Режим 2)

• Тип: зарядка переменным током (AC) от бытовой розетки с использованием переносного зарядного устройства (кабеля с блоком управления — In-Cable Control Box, ICCB).
• Мощность: до 7,4 кВт (32 А, 230 В).
• Особенности: блок управления в кабеле обеспечивает защиту от перегрузки, короткого замыкания и утечки тока (RCD). Связь между ЭТС и зарядным устройством осуществляется по сигнальному проводу (PWM — Pulse Width Modulation).
• Применение: временная зарядка в местах без стационарных зарядных станций (например, на парковках, в гаражах).

Mode 3 (Режим 3)

• Тип: зарядка переменным током (AC) от стационарной зарядной станции (Wallbox, публичная станция).
• Мощность: до 43,5 кВт (63 А, 400 В, трёхфазная сеть).
• Особенности: зарядная станция оснащена встроенной системой управления и защиты, а также контроллером, который обменивается данными с ЭТС по протоколу PWM. Поддерживается функция «пилотного сигнала» (Control Pilot), обеспечивающая безопасное подключение и отключение.
• Применение: основной режим для публичных и частных зарядных станций переменного тока.

Mode 4 (Режим 4)

• Тип: зарядка постоянным током (DC) от стационарной зарядной станции (быстрая зарядка).
• Мощность: от 50 кВт до 1 МВт (в зависимости от версии стандарта).
• Особенности: зарядная станция содержит выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Связь между ЭТС и станцией осуществляется по цифровому протоколу CAN (IEC 61851-24), что позволяет управлять напряжением и током заряда в реальном времени. Поддерживается двунаправленная передача энергии (V2G).
• Применение: быстрая зарядка на автозаправочных станциях, паркингах, в логистических центрах.

Электрические и коммуникационные интерфейсы

Стандарт определяет несколько типов разъёмов и протоколов связи:

• Тип 1 (SAE J1772): однофазный разъём переменного тока (до 7,4 кВт), распространён в Северной Америке и Японии.
• Тип 2 (IEC 62196-2, «Mennekes»): трёхфазный разъём переменного тока (до 43,5 кВт), стандарт в Европе и России.
• CCS (Combined Charging System): комбинированный разъём, поддерживающий как AC (Type 2), так и DC (до 350 кВт). Используется в Европе, Северной Америке, Китае.
• CHAdeMO: разъём постоянного тока (до 400 кВт), разработанный японскими компаниями (TEPCO, Nissan, Mitsubishi). Несовместим с CCS.
• GB/T: разъём постоянного тока (до 250 кВт), стандарт в Китае.

Связь между ЭТС и зарядной станцией в режимах Mode 3 и Mode 4 осуществляется по двум каналам:

• Аналоговый канал (Control Pilot, CP): сигнал PWM частотой 1 кГц, передающий информацию о максимальном токе, состоянии зарядки и аварийных сигналах.
• Цифровой канал (CAN): в Mode 4 используется протокол CAN 2.0B (ISO 11898) для обмена данными о напряжении, токе, температуре, SOC (State of Charge) и других параметрах.

Требования безопасности

IEC 61851 устанавливает строгие требования к безопасности зарядных станций и ЭТС:

• Защита от поражения электрическим током: все зарядные станции должны иметь заземление и устройство защитного отключения (УЗО) с током утечки не более 30 мА.
• Термическая защита: контроль температуры разъёмов и кабелей, автоматическое отключение при перегреве.
• Электромагнитная совместимость (ЭМС): зарядные станции должны соответствовать требованиям IEC 61851-21-1/-2 по уровню излучаемых и кондуктивных помех.
• Защита от короткого замыкания и перегрузки: автоматические выключатели и предохранители.
• Безопасность при отключении: разъём должен быть спроектирован так, чтобы при отключении под нагрузкой не возникала электрическая дуга.

Применение

IEC 61851 является основой для сертификации зарядных станций в большинстве стран мира, включая Россию, страны ЕС, Китай, Японию и Южную Корею. В России сертификация по ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013 обязательна для всех зарядных станций, вводимых в эксплуатацию с 2021 года. Стандарт используется при проектировании зарядной инфраструктуры для электромобилей, электробусов, электрогрузовиков и других электрических транспортных средств.

Критика и ограничения

• Сложность и фрагментация: наличие нескольких несовместимых разъёмов (CCS, CHAdeMO, GB/T) создаёт неудобства для пользователей и замедляет развитие инфраструктуры.
• Отсутствие стандарта для беспроводной зарядки: IEC 61851 не охватывает индукционную зарядку (стандарт IEC 61980 разрабатывается отдельно).
• Ограничения по мощности: до выхода редакции 2023 года максимальная мощность в Mode 4 составляла 350 кВт, что недостаточно для быстрой зарядки тяжёлых грузовиков.
• Зависимость от национальных адаптаций: некоторые страны (например, Китай) используют модифицированные версии стандарта, что затрудняет международную совместимость.

Источники

1. IEC 61851-1:2023. Electric vehicle conductive charging system — Part 1: General requirements. International Electrotechnical Commission, 2023.
2. ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013. Системы проводной передачи энергии для электрических транспортных средств. Часть 1. Общие требования. Москва: Стандартинформ, 2014.
3. IEC 61851-24:2014. Electric vehicle conductive charging system — Part 24: Digital communication between a d.c. EV charging station and an electric vehicle for control of d.c. charging. International Electrotechnical Commission, 2014.
4. SAE J1772:2017. SAE Electric Vehicle and Plug-in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler. SAE International, 2017.
5. CHAdeMO Association. CHAdeMO Protocol Specification, Version 2.0. Tokyo, 2020.
6. European Commission. Directive 2014/94/EU on the deployment of alternative fuels infrastructure. Brussels, 2014.
7. Министерство энергетики РФ. Стратегия развития электротранспорта и зарядной инфраструктуры до 2030 года. Москва, 2021.