Alles, was Sie über ISO/IEC 15118 wissen müssen

Die offizielle Nomenklatur für ISO 15118 lautet „Straßenfahrzeuge – Kommunikationsschnittstelle zwischen Fahrzeug und Netz“. Es könnte einer der wichtigsten und zukunftssichersten Standards sein, die heute verfügbar sind.

Der in ISO 15118 integrierte intelligente Lademechanismus ermöglicht es, die Kapazität des Netzes perfekt an den Energiebedarf der wachsenden Zahl von Elektrofahrzeugen anzupassen, die an das Stromnetz angeschlossen sind. ISO 15118 ermöglicht auch die bidirektionale Energieübertragung zur RealisierungFahrzeug-zu-NetzAnwendungen, indem bei Bedarf Energie aus dem Elektrofahrzeug in das Netz zurückgespeist wird. ISO 15118 ermöglicht ein netzfreundlicheres, sichereres und bequemeres Laden von Elektrofahrzeugen.

Geschichte von ISO 15118

Im Jahr 2010 schlossen sich die Internationale Organisation für Normung (ISO) und die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) zusammen, um die gemeinsame Arbeitsgruppe ISO/IEC 15118 zu gründen. Zum ersten Mal arbeiteten Experten aus der Automobilindustrie und der Versorgungswirtschaft zusammen, um einen internationalen Kommunikationsstandard für das Laden von Elektrofahrzeugen zu entwickeln. Der gemeinsamen Arbeitsgruppe gelang es, eine weit verbreitete Lösung zu schaffen, die heute in wichtigen Regionen auf der ganzen Welt wie Europa, den USA, Mittel-/Südamerika und Südkorea der führende Standard ist. ISO 15118 nimmt auch in Indien und Australien rasch an Akzeptanz zu. Ein Hinweis zum Format: ISO hat die Veröffentlichung des Standards übernommen und heißt jetzt einfach ISO 15118.

Vehicle-to-Grid – Integration von Elektrofahrzeugen in das Netz

ISO 15118 ermöglicht die Integration von Elektrofahrzeugen in dieSmart Grid(auch bekannt als Fahrzeug-2-Gitter oderFahrzeug-zu-Netz). Ein Smart Grid ist ein Stromnetz, das Energieerzeuger, Verbraucher und Netzkomponenten wie Transformatoren mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie miteinander verbindet, wie in der Abbildung unten dargestellt.

ISO 15118 ermöglicht es dem Elektrofahrzeug und der Ladestation, dynamisch Informationen auszutauschen, auf deren Grundlage ein ordnungsgemäßer Ladeplan (neu) ausgehandelt werden kann. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass Elektrofahrzeuge netzfreundlich betrieben werden. „Netzfreundlich“ bedeutet in diesem Fall, dass das Gerät das Laden mehrerer Fahrzeuge gleichzeitig unterstützt und gleichzeitig eine Überlastung des Netzes verhindert. Intelligente Ladeanwendungen berechnen einen individuellen Ladeplan für jedes Elektrofahrzeug, indem sie die verfügbaren Informationen über den Zustand des Stromnetzes, den Energiebedarf jedes Elektrofahrzeugs und die Mobilitätsbedürfnisse jedes Fahrers (Abfahrtszeit und Reichweite) nutzen.

Auf diese Weise passt jeder Ladevorgang die Kapazität des Netzes perfekt an den Strombedarf gleichzeitig ladender Elektrofahrzeuge an. Das Laden in Zeiten hoher Verfügbarkeit erneuerbarer Energien und/oder in Zeiten mit niedrigem Gesamtstromverbrauch ist einer der Hauptanwendungsfälle, die mit ISO 15118 realisiert werden können.

Sichere Kommunikation mit Plug & Charge

Das Stromnetz ist eine kritische Infrastruktur, die gegen potenzielle Angriffe geschützt werden muss und dem Fahrer muss die an das Elektrofahrzeug gelieferte Energie ordnungsgemäß in Rechnung gestellt werden. Ohne sichere Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen können böswillige Dritte Nachrichten abfangen und ändern sowie Rechnungsinformationen manipulieren. Aus diesem Grund verfügt ISO 15118 über eine Funktion namensPlug & Charge. Plug & Charge setzt mehrere kryptografische Mechanismen ein, um diese Kommunikation zu sichern und die Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität aller ausgetauschten Daten zu gewährleisten

Benutzerfreundlichkeit als Schlüssel für ein nahtloses Ladeerlebnis

ISO 15118Plug & ChargeDie Funktion ermöglicht es dem Elektrofahrzeug außerdem, sich automatisch gegenüber der Ladestation zu identifizieren und autorisierten Zugriff auf die Energie zu erhalten, die es zum Aufladen seiner Batterie benötigt. Dies alles basiert auf den digitalen Zertifikaten und Public-Key-Infrastrukturen, die über die Plug & Charge-Funktion verfügbar gemacht werden. Das Beste daran? Der Fahrer muss nichts weiter tun, als das Ladekabel an das Fahrzeug und die Ladestation anzuschließen (beim kabelgebundenen Laden) oder über einer Bodenplatte zu parken (beim kabellosen Laden). Das Eingeben einer Kreditkarte, das Öffnen einer App zum Scannen eines QR-Codes oder das Auffinden einer leicht zu verlierenden RFID-Karte gehört mit dieser Technologie der Vergangenheit an.

Aufgrund dieser drei Schlüsselfaktoren wird ISO 15118 die Zukunft des weltweiten Ladens von Elektrofahrzeugen erheblich beeinflussen:

1. Komfort für den Kunden durch Plug & Charge
2. Die verbesserte Datensicherheit, die mit den in ISO 15118 definierten kryptografischen Mechanismen einhergeht
3. Netzfreundliches, intelligentes Laden

Lassen Sie uns mit diesen grundlegenden Elementen im Hinterkopf auf die Grundlagen der Norm eingehen.

Die ISO 15118-Dokumentenfamilie

Der Standard selbst mit dem Titel „Straßenfahrzeuge – Kommunikationsschnittstelle zwischen Fahrzeug und Netz“ besteht aus acht Teilen. Ein Bindestrich bzw. Bindestrich und eine Zahl kennzeichnen den jeweiligen Teil. ISO 15118-1 bezieht sich auf Teil eins und so weiter.

In der Abbildung unten können Sie sehen, wie jeder Teil von ISO 15118 mit einer oder mehreren der sieben Kommunikationsebenen zusammenhängt, die definieren, wie Informationen in einem Telekommunikationsnetzwerk verarbeitet werden. Wenn das Elektrofahrzeug an eine Ladestation angeschlossen wird, bauen der Kommunikationscontroller des Elektrofahrzeugs (EVCC genannt) und der Kommunikationscontroller der Ladestation (SECC) ein Kommunikationsnetzwerk auf. Ziel dieses Netzwerks ist der Austausch von Nachrichten und die Initiierung einer Ladesitzung. Sowohl das EVCC als auch das SECC müssen diese sieben Funktionsschichten bereitstellen (wie in der gut etablierten Richtlinie dargelegt).ISO/OSI-Kommunikationsstack), um die von ihnen gesendeten und empfangenen Informationen zu verarbeiten. Jede Schicht baut auf der Funktionalität auf, die von der darunter liegenden Schicht bereitgestellt wird, angefangen bei der Anwendungsschicht an der Spitze bis hin zur physischen Schicht.

Zum Beispiel: Die physikalische und Datenverbindungsschicht legt fest, wie das Elektrofahrzeug und die Ladestation Nachrichten entweder über ein Ladekabel (Stromleitungskommunikation über ein Home Plug Green PHY-Modem gemäß ISO 15118-3) oder eine Wi-Fi-Verbindung austauschen können ( IEEE 802.11n gemäß ISO 15118-8) als physisches Medium. Sobald die Datenverbindung ordnungsgemäß eingerichtet ist, können sich die darüber liegende Netzwerk- und Transportschicht darauf verlassen, dass sie eine sogenannte TCP/IP-Verbindung aufbaut, um die Nachrichten ordnungsgemäß vom EVCC zum SECC (und zurück) weiterzuleiten. Die darüber liegende Anwendungsschicht nutzt den etablierten Kommunikationspfad, um alle anwendungsfallbezogenen Nachrichten auszutauschen, sei es für AC-Laden, DC-Laden oder kabelloses Laden.

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Wenn wir ISO 15118 als Ganzes diskutieren, umfasst dies eine Reihe von Standards innerhalb dieses einen übergreifenden Titels. Die Standards selbst sind in Teile zerlegt. Jeder Teil durchläuft eine Reihe vordefinierter Phasen, bevor er als internationaler Standard (IS) veröffentlicht wird. Aus diesem Grund finden Sie in den folgenden Abschnitten Informationen zum jeweiligen „Status“ jedes Teils. Der Status spiegelt das Veröffentlichungsdatum des IS wider, das die letzte Phase auf dem Zeitplan von ISO-Standardisierungsprojekten darstellt.

Schauen wir uns die einzelnen Dokumentteile einzeln an.

Der Prozess und Zeitplan für die Veröffentlichung von ISO-Standards

Die obige Abbildung zeigt den Zeitplan eines Standardisierungsprozesses innerhalb der ISO. Der Prozess wird mit einem New Work Item Proposal (NWIP oder NP) eingeleitet, der nach einem Zeitraum von 12 Monaten in die Phase eines Committee Draft (CD) übergeht. Sobald die CD verfügbar ist (nur für die technischen Experten, die Mitglieder des Normungsgremiums sind), beginnt eine dreimonatige Abstimmungsphase, in der diese Experten redaktionelle und technische Kommentare abgeben können. Sobald die Kommentierungsphase abgeschlossen ist, werden die gesammelten Kommentare in Online-Webkonferenzen und persönlichen Treffen geklärt.

Als Ergebnis dieser gemeinsamen Arbeit wird dann ein Draft for International Standard (DIS) erstellt und veröffentlicht. Die Gemeinsame Arbeitsgruppe kann beschließen, eine zweite CD zu entwerfen, falls die Experten der Meinung sind, dass das Dokument noch nicht bereit ist, als DIS berücksichtigt zu werden. Ein DIS ist das erste Dokument, das öffentlich zugänglich gemacht wird und online erworben werden kann. Nach der Veröffentlichung des DIS wird eine weitere Kommentierungs- und Abstimmungsphase durchgeführt, ähnlich dem Prozess für die CD-Phase.

Die letzte Stufe vor dem International Standard (IS) ist der Final Draft for International Standard (FDIS). Dies ist ein optionaler Schritt, der übersprungen werden kann, wenn die Expertengruppe, die an dieser Norm arbeitet, der Meinung ist, dass das Dokument ein ausreichendes Qualitätsniveau erreicht hat. Beim FDIS handelt es sich um ein Dokument, das keine weiteren technischen Änderungen zulässt. Daher sind in dieser Kommentierungsphase nur redaktionelle Kommentare erlaubt. Wie Sie der Abbildung entnehmen können, kann ein ISO-Standardisierungsprozess insgesamt zwischen 24 und 48 Monaten dauern.

Im Fall von ISO 15118-2 hat die Norm über einen Zeitraum von vier Jahren Gestalt angenommen und wird bei Bedarf weiter verfeinert (siehe ISO 15118-20). Dieser Prozess stellt sicher, dass es auf dem neuesten Stand bleibt und sich an die vielen einzigartigen Anwendungsfälle auf der ganzen Welt anpasst.