IEC 61851
Jeder Ladevorgang am Elektroauto folgt klaren technischen Regeln, vom ersten Handschlag zwischen Fahrzeug und Station bis zur sicheren Energieübertragung. Welche Norm dahintersteht und wie sie das Laden ordnet, ist für Hersteller, Betreiber und Prüflabore gleichermaßen wichtig. Dieser Beitrag erklärt Aufbau, Lademodi und Einordnung.
Die Norm IEC 61851 für das konduktive Laden von Elektrofahrzeugen
Was ist die Norm IEC 61851?
IEC 61851 ist die internationale Normenreihe für das konduktive, also kabelgebundene Laden von Elektrofahrzeugen. Sie legt die allgemeinen Anforderungen an die Ladeinfrastruktur fest, definiert die vier Lademodi sowie die Steuerung über das Control-Pilot-Signal und regelt in eigenen Teilen das AC- und DC-Laden, die elektromagnetische Verträglichkeit und die digitale Kommunikation beim Gleichstromladen.
Konduktives Laden bezeichnet die Energieübertragung über eine physische Kabelverbindung, im Unterschied zum kontaktlosen induktiven Laden. Die Reihe gilt für Ladeinfrastruktur mit Spannungen bis 1000 V Wechselspannung und bis 1500 V Gleichspannung. Wie andere große Normenreihen ist sie zweistufig aufgebaut. Ein Grundteil regelt das Gemeinsame, während typspezifische Teile das AC-Laden, das DC-Laden und die Kommunikation ergänzen. Geräte für die Prüfung solcher Ladepunkte finden sich in den Prüfsystemen E-Mobilität AC/DC.
Wichtig ist die Abgrenzung zur Messtechnik. IEC 61851 regelt, ob und wie ein Fahrzeug sicher geladen wird und wie Station und Fahrzeug kommunizieren. Wie genau und rechtssicher die abgegebene Energie gemessen und abgerechnet wird, bestimmen dagegen eigene Regelwerke, etwa die MID und für die Gleichstromseite IEC 62053-41.
Die vier Lademodi nach IEC 61851-1
Den Kern der Reihe bildet IEC 61851-1. Dieser Grundteil definiert vier Lademodi, die sich in der Stromart, im Ort des Wandlers und in der Steuerung unterscheiden. Die folgende Übersicht ordnet sie ein.
| Lademodus | Strom | Wandler | Steuerung / Schutz | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|---|
| Mode 1 | AC | im Fahrzeug | keine Control-Pilot-Steuerung | direkte Haushaltssteckdose, geringe Leistung |
| Mode 2 | AC | im Fahrzeug | Schutz- und Steuergerät im Kabel (IC-CPD) | Notladekabel an der Haushaltssteckdose |
| Mode 3 | AC | im Fahrzeug | feste Ladestation mit Control Pilot | Wallbox und öffentliche AC-Ladepunkte |
| Mode 4 | DC | in der Ladestation | digitale Kommunikation | DC-Schnellladen |
Entscheidend ist der Sprung von Mode 3 zu Mode 4. Bei den Wechselstrommodi sitzt der Gleichrichter im Fahrzeug, beim Gleichstromladen übernimmt ihn die Station. Mode 3 ist heute der Standard für Wallboxen und öffentliche AC-Ladepunkte, Mode 4 der Standard für das DC-Schnellladen. Die sichere Steuerung übernimmt dabei das Control-Pilot-Signal, das den maximal zulässigen Ladestrom überträgt.
Die Teile der Normenreihe IEC 61851
Über den Grundteil hinaus regeln mehrere besondere Teile einzelne Aspekte des Ladens. Sie greifen die Lademodi auf und ergänzen sie um Anforderungen an Wechselstrom- und Gleichstromladen, an die elektromagnetische Verträglichkeit und an die Kommunikation. Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Teile.
| Norm-Teil | Inhalt |
|---|---|
| IEC 61851-1 | Allgemeine Anforderungen, Lademodi, Control Pilot |
| IEC 61851-21-2 | EMV-Anforderungen an die Ladeinfrastruktur (off-board) |
| IEC 61851-22 | AC-Ladestation (zurückgezogen, in Teil 1 aufgegangen) |
| IEC 61851-23 | DC-Ladestation (DC-Versorgungseinrichtung) |
| IEC 61851-24 | Digitale Kommunikation für das DC-Laden |
Zwei Punkte sind dabei zu beachten. Der frühere Teil für AC-Ladestationen wurde zurückgezogen und ist im Grundteil aufgegangen. Für das Gleichstromladen greifen IEC 61851-23 und IEC 61851-24 ineinander, da die Ladung neben der Leistungsübertragung eine enge digitale Abstimmung zwischen Station und Fahrzeug erfordert. Die EMV-Anforderungen an die ortsfeste Ladeinfrastruktur regelt IEC 61851-21-2.
Control Pilot und das Zusammenspiel mit anderen Normen
Die elektrische Verständigung zwischen Station und Fahrzeug läuft über zwei Signale. Das Control-Pilot-Signal überträgt als pulsweitenmoduliertes Signal den maximal verfügbaren Ladestrom und gibt den Ladevorgang erst frei, wenn alle Sicherheitszustände erfüllt sind. Der Proximity Pilot erkennt, ob ein Stecker gesteckt ist, und kodiert über einen Widerstand die Strombelastbarkeit des Kabels.
IEC 61851 steht nicht allein. Die mechanischen Stecker und Kupplungen regelt IEC 62196, etwa den Typ-2-Stecker für Wechselstrom und das CCS-System für die Gleichstromladung. Für die höhere Kommunikationsebene, darunter Plug and Charge, sorgt ISO 15118, die auf der elektrischen Basis von IEC 61851 aufsetzt. So bilden die Normen zusammen die Kette von der Steckverbindung über die Steuerung bis zur sicheren Authentifizierung.
Eine Grenze zieht die Reihe jedoch bewusst. Die Genauigkeit der abgegebenen Energie und deren rechtssichere Abrechnung gehören nicht zu IEC 61851. Dafür greifen die MID, das deutsche Eichrecht und für Gleichstrom die Norm IEC 62053-41. Erst dieses Zusammenspiel macht einen Ladepunkt sowohl funktionsfähig als auch eichrechtskonform.
IEC 61851 in der Prüfung von Ladeinfrastruktur
Ein Ladepunkt muss auf zwei Ebenen geprüft werden. Auf der einen Seite steht die Ladefunktion, also das korrekte Verhalten von Modi, Control Pilot und Kommunikation. Auf der anderen Seite steht die metrologische Verifizierung, die nachweist, dass die gemessene Energie den geforderten Genauigkeitsklassen entspricht. Erst beide zusammen belegen, dass ein Ladepunkt sicher und rechtssicher arbeitet.
Hier liegt der Schwerpunkt unserer Prüf- und Messtechnik. Für Wechselstromladepunkte nach Mode 3 und Gleichstromladepunkte nach Mode 4 stehen passende Systeme bereit, etwa ein Ladestation Prüfgerät, ein EV-Ladesimulator für reproduzierbare Prüfabläufe oder ein CCS-Tester für die Gleichstromladung. Auch die wiederkehrende Prüfung Ladesäulen lässt sich damit abbilden.
Bei ZERA fließt langjährige Messtechnikkompetenz in diese Systeme ein. Seit über 100 Jahren entwickeln wir Prüftechnik, unser DAkkS-akkreditiertes Kalibrierlabor sichert die Rückführbarkeit auf die PTB, und das Qualitätsmanagement ist nach ISO 9001:2015 zertifiziert. Entwicklung und Produktion finden in Deutschland statt. Wer Ladeinfrastruktur prüfen oder kalibrieren möchte, findet bei uns die passende Technik und die nötige Beratung.
Häufig gestellte Fragen zu IEC 61851
Was regelt die Norm IEC 61851?
IEC 61851 regelt das konduktive, kabelgebundene Laden von Elektrofahrzeugen. Sie legt die allgemeinen Anforderungen an die Ladeinfrastruktur fest, definiert die vier Lademodi und die Steuerung über das Control-Pilot-Signal und behandelt in eigenen Teilen das AC- und DC-Laden sowie die elektromagnetische Verträglichkeit.
Welche Lademodi definiert IEC 61851-1?
IEC 61851-1 definiert vier Lademodi. Mode 1 und Mode 2 nutzen eine Haushaltssteckdose, Mode 3 eine feste Wechselstrom-Ladestation mit Control Pilot und Mode 4 das Gleichstromladen mit Wandler in der Station. Mit steigendem Modus nehmen Steuerung und Schutz zu.
Was ist der Unterschied zwischen IEC 61851 und ISO 15118?
IEC 61851 bildet die elektrische Basis des Ladens, einschließlich Lademodi und Control Pilot. ISO 15118 setzt darauf auf und regelt die höhere digitale Kommunikation, etwa die sichere Identifikation und das automatische Plug and Charge. Beide Normen ergänzen sich.
Wofür gilt IEC 61851-23?
IEC 61851-23 gilt für Gleichstrom-Ladestationen, in der aktuellen Fassung als DC-Versorgungseinrichtung bezeichnet. Sie regelt die Anforderungen an die Station, die beim DC-Schnellladen den Gleichrichter enthält und die Energie als Gleichstrom an das Fahrzeug überträgt.
Regelt IEC 61851 auch die Abrechnung an Ladesäulen?
Nein. IEC 61851 regelt die Ladefunktion und Sicherheit, nicht die Abrechnung. Wie genau und rechtssicher die Energie gemessen und abgerechnet wird, bestimmen die MID, das Eichrecht und für Gleichstrom die Norm IEC 62053-41.
