Dieses Dokument beschreibt detailliert den Entwicklungshintergrund von ISO15118, Versionsinformationen, die CCS-Schnittstelle, den Inhalt der Kommunikationsprotokolle, intelligente Ladefunktionen und zeigt den Fortschritt der Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge sowie die Entwicklung des Standards auf.
Inhaltsverzeichnis
I. Einführung der ISO 15118
1. Einleitung
Die Internationale Organisation für Normung (IX-ISO) veröffentlicht ISO 15118-20. ISO 15118-20 ist eine Erweiterung von ISO 15118-2 zur Unterstützung der drahtlosen Energieübertragung (WPT). Jeder dieser Dienste kann mittels bidirektionaler Energieübertragung (BPT) und automatisch verbundenen Geräten (ACDs) bereitgestellt werden.
2. Einführung der Versionsinformationen
(1) ISO 15118-1.0 Version
15118-1 ist die allgemeine Anforderung
Anwendungsszenarien basierend auf ISO 15118 zur Realisierung des Lade- und Abrechnungsprozesses sowie Beschreibung der Geräte in jedem Anwendungsszenario und der Informationsinteraktion zwischen den Geräten
15118-2 handelt von den Protokollen der Anwendungsschicht.
Definiert Nachrichten, Nachrichtensequenzen und Zustandsautomaten sowie die technischen Anforderungen, die zur Realisierung dieser Anwendungsszenarien definiert werden müssen. Definiert die Protokolle von der Netzwerkschicht bis hin zur Anwendungsschicht.
15118-3 Aspekte der Verbindungsschicht unter Verwendung von Leistungsträgern.
15118-4 testbezogen
15118-5 Physikalische Schicht
15118-8 Drahtlose Aspekte
15118-9 Aspekte der physikalischen Schicht drahtloser Systeme
(2) ISO 15118-20 Version
ISO 15118-20 verfügt über Plug-and-Play-Funktionalität sowie Unterstützung für drahtlose Energieübertragung (WPT). Jeder dieser Dienste kann mittels bidirektionaler Energieübertragung (BPT) und automatisch verbundenen Geräten (ACD) bereitgestellt werden.
Einführung in die CCS-Schnittstelle
Die unterschiedlichen Ladestandards auf den europäischen, nordamerikanischen und asiatischen Märkten für Elektrofahrzeuge haben weltweit Probleme hinsichtlich Interoperabilität und Ladekomfort für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen verursacht. Um dieses Problem zu lösen, hat der Europäische Automobilherstellerverband (ACEA) einen Vorschlag für einen CCS-Ladestandard vorgelegt, der Wechsel- und Gleichstromladung in einem einheitlichen System integrieren soll. Die physische Schnittstelle des Steckers ist als kombinierte Steckdose mit integrierten Wechsel- und Gleichstromanschlüssen ausgelegt und mit drei Lademodi kompatibel: einphasige Wechselstromladung, dreiphasige Wechselstromladung und Gleichstromladung. Dies bietet flexiblere Ladeoptionen für Elektrofahrzeuge.
II. Einführung in die Benutzeroberfläche
Ladeschnittstellenprotokolle für Elektrofahrzeuge
Anschlüsse, die zum Laden von Elektrofahrzeugen in den wichtigsten Regionen der Welt verwendet werden
1. CCS1-Anschluss
Die Stromnetze der USA und Japans unterstützen nur einphasiges Wechselstromladen, daher dominieren in diesen beiden Märkten Stecker und Anschlüsse des Typs 1.
2. Einführung des CCS2-Ports
Der Typ-2-Anschluss unterstützt einphasiges und dreiphasiges Laden, und dreiphasiges Wechselstromladen kann die Ladezeit von Elektrofahrzeugen verkürzen.
Links befindet sich die CCS-Ladebuchse (Typ 2) für Elektrofahrzeuge, rechts der Stecker für Gleichstrom-Ladepistolen. Die Ladebuchse des Fahrzeugs besteht aus einem Wechselstromanschluss (oben) und einem Gleichstromanschluss (unten mit zwei dicken Steckern). Während des Ladevorgangs (Wechsel- und Gleichstrom) erfolgt die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug (EV) und Ladestation (EVSE) über die Control Pilot (CP)-Schnittstelle.
CP – Die Control Pilot-Schnittstelle überträgt ein analoges PWM-Signal und ein digitales Signal nach ISO 15118 oder DIN 70121, basierend auf der Power Line Carrier (PLC)-Modulation eines analogen Signals.
PP – Die Proxmity Pilot-Schnittstelle (auch Plug Presence genannt) sendet ein Signal, das es dem Fahrzeug (Elektrofahrzeug) ermöglicht, zu überwachen, ob der Stecker des Ladeadapters angeschlossen ist. Dies dient einer wichtigen Sicherheitsfunktion: Das Fahrzeug kann sich nicht bewegen, solange der Ladeadapter angeschlossen ist.
PE – Productive Earth ist die Erdungsleitung des Geräts.
Zur Stromübertragung werden verschiedene andere Anschlüsse verwendet: Neutralleiter (N), L1 (Wechselstrom einphasig), L2, L3 (Wechselstrom dreiphasig); DC+, DC- (Gleichstrom).
III. Einführung in den Inhalt des ISO15118-Protokolls
Das ISO-15118-Kommunikationsprotokoll basiert auf dem Client-Server-Modell. Dabei sendet das EVCC Anforderungsnachrichten (mit dem Suffix „Req“), und das SECC sendet die entsprechenden Antwortnachrichten (mit dem Suffix „Res“) zurück. Das EVCC muss die Antwortnachricht vom SECC innerhalb eines bestimmten Zeitlimits (üblicherweise zwischen 2 und 5 Sekunden) nach der jeweiligen Anforderungsnachricht empfangen. Andernfalls wird die Sitzung beendet. Je nach Implementierung des jeweiligen Herstellers kann das EVCC eine neue Sitzung initiieren.
(1) Ablaufdiagramm zum Ladevorgang
(2) Wechselstrom-Ladevorgang
(3) Gleichstromladevorgang
ISO 15118 verbessert die Kommunikation zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug durch höherwertige digitale Protokolle und liefert so umfassendere Informationen, darunter bidirektionale Kommunikation, Kanalverschlüsselung, Authentifizierung, Autorisierung, Ladestatus, Abfahrtszeit usw. Wird am CP-Pin des Ladekabels ein PWM-Signal mit 5 % Tastverhältnis gemessen, wird die Ladesteuerung zwischen Ladestation und Fahrzeug umgehend an ISO 15118 übergeben.
IV. Kernfunktionen
(1) Intelligentes Laden
Intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen ermöglicht die intelligente Steuerung, Verwaltung und Anpassung aller Aspekte des Ladevorgangs. Dies geschieht durch Echtzeit-Datenkommunikation zwischen Elektrofahrzeug, Ladegerät, Ladeinfrastrukturbetreiber und Stromversorger. Beim intelligenten Laden kommunizieren alle Beteiligten permanent miteinander und nutzen fortschrittliche Ladelösungen zur Optimierung des Ladevorgangs. Kernstück dieses Systems ist die intelligente Ladelösung für Elektrofahrzeuge, die diese Daten verarbeitet und Ladeinfrastrukturbetreibern sowie Nutzern die Verwaltung aller Aspekte des Ladevorgangs ermöglicht.
1) Intelligente Energieröhre; sie steuert die Auswirkungen des Ladens von Elektrofahrzeugen auf das Stromnetz und die Stromversorgung.
2) Optimierung von Elektrofahrzeugen; das Laden hilft Fahrern von Elektrofahrzeugen und Ladedienstleistern, den Ladevorgang hinsichtlich Kosten und Effizienz zu optimieren.
3) Fernverwaltung und -analyse; es ermöglicht Benutzern und Betreibern, die Abrechnung über webbasierte Plattformen oder mobile Anwendungen zu steuern und anzupassen.
4) Fortschrittliche Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge Viele neue Technologien, wie z. B. V2G, benötigen intelligente Ladefunktionen, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Die Norm ISO 15118 führt eine weitere Informationsquelle für intelligentes Laden ein: das Elektrofahrzeug selbst. Eine der wichtigsten Informationen bei der Planung des Ladevorgangs ist die vom Fahrzeug benötigte Energiemenge. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Information dem CSMS (Contracting Services Management System) bereitzustellen:
Nutzer können die angeforderte Energie über eine mobile Anwendung (bereitgestellt von eMSP) eingeben und diese über eine Backend-zu-Backend-Integration an das CSMS des CPO senden. Ladestationen können eine benutzerdefinierte API verwenden, um diese Daten direkt an das CSMS zu senden.
(2) Intelligentes Laden und intelligentes Stromnetz
Intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen ist Teil dieses Systems, da der Ladevorgang den Energieverbrauch eines Hauses, Gebäudes oder öffentlichen Bereichs erheblich beeinflussen kann. Die Kapazität des Stromnetzes ist hinsichtlich der an einem bestimmten Punkt übertragbaren Leistung begrenzt.
3) Anschließen und aufladen
Die wichtigsten Merkmale der ISO 15118.
Die Elektromobilitätsbranche ist relativ jung und entwickelt sich stetig weiter. Neue Standards sind in Arbeit. Dies stellt Hersteller von Elektrofahrzeugen und Ladeinfrastruktur vor Herausforderungen hinsichtlich Kompatibilität und Interoperabilität. Der ISO-15118-20-Standard ermöglicht jedoch Ladefunktionen wie Plug-and-Charge-Abrechnung, verschlüsselte Kommunikation, bidirektionalen Energiefluss, Lastmanagement und variable Ladeleistung. Diese Funktionen machen das Laden komfortabler, sicherer und effizienter und tragen zu einer breiteren Akzeptanz von Elektrofahrzeugen bei.
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Veröffentlichungsdatum: 18. Oktober 2024