一句话总结
IEC 61851-1:2017 (Ed 3.0) 为 CCS 组合充电系统奠定了"一个接口、两种模式、绝对隔离"的安全架构——组合接口的 AC 和 DC 功率传输绝不能同时发生，DC 充电必须先用数字通信验证后才能接通，而且 DC 充电系统的设计必须按 IEC 61508 S2 功能安全等级进行风险分析——把"AC 桩不会误输出 DC 电压"作为一个安全功能来保护。在新能源汽车充电系统安全设计中，CCS 组合充电接口的 AC/DC 互锁机制和功能安全等级要求是工程实践的核心。
1. CCS 在 IEC 61851-1 中的位置
1.1 两个关键条款
| 条款 | 内容 | 性质 |
|---|---|---|
| Clause 6.3.2.4 | Mode 4 使用 CCS 的功能要求 | 强制功能定义 |
| Clause 9.6 | 组合接口的功能描述 | 接口规范引用 |
1.2 CCS 系统架构
2. CCS 四大安全原则
2.1 AC/DC 不同时传输
AC and DC power transfer shall not occur through the combined interface at the same time.
这是 CCS 安全架构的第一条铁律——组合接口要么在 AC 模式，要么在 DC 模式，绝不能同时。
2.2 AC 侧无需 DC 防护
标准明确规定：
- AC 充电桩不需要任何防止 DC 电压的自我保护
- AC 充电车辆的 Basic 插座不需要 DC 电压防护
这意味着 DC 电压带来的安全风险由 DC 充电系统和 CCS 兼容车辆全权承担。
2.3 DC 充电必须数字通信验证
For DC charging, digital communication shall be established between the vehicle and the DC EV charging station that validates the DC energy transfer. The DC supply to the vehicle shall not be connected until such complete validation from the vehicle is achieved.
DC 充电的"门禁"是数字通信——车辆必须通过通信明确验证 DC 充电参数后，DC 电源才能接通。
2.4 IEC 61508 S2 安全等级
使用 Basic 接口进行 DC 充电的 EVSE 设计，必须按 IEC 61508 进行风险分析，安全完整性等级至少 S2（对应 SIL 2），保护的功能是：防止意外的 DC 电压输出。
3. CCS 的两种 DC 实现方式
| 方式 | 描述 | 对应标准 |
|---|---|---|
| 独立 DC 触针 | 在 Basic 接口旁增加额外的 DC 功率触针 | IEC 62196-3 (CCS1/CCS2) |
| 复用 AC 触针 | DC 功率通过原 AC 触针位置传输（需要车辆连接器和插座都支持 DC） | IEC 62196-3 |
4. CCS 标准引用链
| 标准 | CCS 相关条款 | 内容 |
|---|---|---|
| IEC 61851-1 | 6.3.2.4、9.6 | CCS 系统框架和安全原则 |
| IEC 61851-23 | Annex CC | CCS 详细 DC 充电规范 |
| IEC 62196-1 | 6.7 和 Table 5 | 组合接口的通用定义 |
| IEC 62196-2 | — | AC 部分尺寸要求 |
| IEC 62196-3 | — | DC 部分尺寸要求 |
| ISO 17409 | — | 车辆侧电气安全要求 |
| IEC 61508 | — | 功能安全（S2 等级） |
5. 工程师实操要点
- CCS 的 AC/DC 互锁是设计的核心安全挑战——必须在硬件和软件上都确保不能同时激活
- AC 充电桩不要去检测 DC 电压——标准明确说不需要，这是 DC 桩的责任
- IEC 61508 S2 不是可选项——使用 Basic 接口的 DC 桩设计必须做功能安全分析
- 数字通信是 DC 充电的"钥匙"——没有通信验证就没有 DC 功率
- 组合接口让一个插座兼容 AC 和 DC，但充电桩端仍然分 AC 桩和 DC 桩
关键事实
- Clause 6.3.2.4 — Mode 4 使用 CCS 进行 DC 充电的强制功能定义
- Clause 9.6 — AC 和 DC 功率传输绝不同时通过组合接口
- Clause 9.6 — DC 充电前必须通过数字通信完成验证，验证通过前 DC 电源不接通
- Clause 9.6 — AC 充电桩和 EV Basic 插座不需要任何 DC 电压防护，安全责任在 DC 桩
- Clause 9.6 — 使用 Basic 接口的 DC 充电系统设计需按 IEC 61508 S2（对应 SIL 2）进行功能安全风险分析
常见问题
Q: CCS 组合充电接口的 AC 和 DC 能同时传输吗（CCS AC DC 互锁安全设计）？
A: 绝对不能。IEC 61851-1 明确规定 AC 和 DC 功率传输不能同时通过组合接口发生，这是 CCS 组合充电安全架构最重要的铁律。硬件和软件层面都必须确保互锁。
Q: DC 充电为什么需要数字通信验证（电动汽车 DC 快充通信握手流程）？
A: 数字通信是 DC 充电安全启动的门禁机制。车辆通过数字通信明确验证 DC 充电参数后，DC 电源才能接通，防止高压直通导致安全事故。
Q: AC 充电桩需要做 DC 电压防护吗（交流桩防直流高压保护设计）？
A: 不需要。标准明确豁免了 AC 充电桩和 EV Basic 插座的 DC 电压防护要求，DC 电压带来的安全风险由 DC 充电系统和 CCS 兼容车辆全权负责。
Q: IEC 61508 S2 安全等级对应什么要求（充电桩功能安全 SIL 等级选择）？
A: S2 对应 SIL 2 安全完整性等级，要求每小时危险失效概率低于 10⁻⁶。使用 Basic 接口的 DC 充电 EVSE 必须按此等级对"防止意外 DC 电压输出"进行功能安全风险分析。
Q: CCS 组合充电系统工程设计中最容易忽视哪些点？
A: AC/DC 互锁须在硬件和软件层面双重保障；枪挂在桩上的未连接状态安全性常被低估；必须确保功能安全分析文件覆盖 IEC 61508 S2 的全部风险评估要求。
相关阅读
- IEC 61851-1 充电系统通用要求：Mode 1~4、PWM 控制导引、RCD 保护一次讲清 ← 返回总览
- IEC 61851-1 充电模式选择：Mode 1/2/3/4 区别、额定值与选型指南
- IEC 61851-1 无负载插拔：CP 断电时序、100ms 响应与 energization 安全控制
参考文献
- IEC 61851-1:2017 (Ed 3.0), Clause 6.3.2.4 — Mode 4 DC charging using CCS functional requirements
- IEC 61851-1:2017 (Ed 3.0), Clause 9.6 — Combined interface functional description, AC/DC non-simultaneous transmission, and digital communication validation
- IEC 61851-1:2017 (Ed 3.0), Clause 9.6 — AC EVSE and EV basic socket-outlets exemption from DC voltage protection
- IEC 61851-23:2023, Annex CC — CCS detailed DC charging control specification and system architecture
- IEC 61508-1:2010 (Ed 2.0) — Functional safety of E/E/PE safety-related systems, S2 (SIL 2) integrity level requirements
- IEC 62196-3:2014 — Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets — Dimensional compatibility for DC charging (CCS Type 1 and Type 2)