Alles, was Sie über die ISO/IEC 15118 wissen müssen

Die offizielle Nomenklatur für ISO 15118 lautet „Straßenfahrzeuge – Fahrzeug-zu-Netz-Kommunikationsschnittstelle“. Es handelt sich dabei möglicherweise um einen der wichtigsten und zukunftssichersten Standards, die heute verfügbar sind.

Der in ISO 15118 integrierte intelligente Lademechanismus ermöglicht es, die Netzkapazität optimal an den Energiebedarf der wachsenden Zahl an Elektrofahrzeugen anzupassen. ISO 15118 ermöglicht zudem die bidirektionale Energieübertragung, um Folgendes zu erreichen:Fahrzeug-zu-NetzAnwendungen, indem bei Bedarf Energie vom Elektrofahrzeug zurück ins Netz gespeist wird. ISO 15118 ermöglicht ein netzfreundlicheres, sichereres und bequemeres Laden von Elektrofahrzeugen.

Geschichte der ISO 15118

Im Jahr 2010 gründeten die Internationale Organisation für Normung (ISO) und die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) die gemeinsame Arbeitsgruppe ISO/IEC 15118. Erstmals arbeiteten Experten aus der Automobil- und Energiebranche zusammen, um einen internationalen Kommunikationsstandard für das Laden von Elektrofahrzeugen zu entwickeln. Der gemeinsamen Arbeitsgruppe gelang es, eine weit verbreitete Lösung zu entwickeln, die heute in wichtigen Regionen weltweit wie Europa, den USA, Mittel- und Südamerika und Südkorea als führender Standard gilt. Auch in Indien und Australien findet ISO 15118 schnell Verbreitung. Hinweis zum Format: Die ISO übernahm die Veröffentlichung des Standards, der nun schlicht ISO 15118 heißt.

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

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

ISO 15118 ermöglicht den dynamischen Informationsaustausch zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation, auf dessen Grundlage ein geeigneter Ladeplan (neu) ausgehandelt werden kann. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass Elektrofahrzeuge netzdienlich betrieben werden. „Netzdienlich“ bedeutet in diesem Fall, dass das Gerät das gleichzeitige Laden mehrerer Fahrzeuge unterstützt und gleichzeitig eine Netzüberlastung verhindert. Intelligente Ladeanwendungen berechnen für jedes Elektrofahrzeug einen individuellen Ladeplan. Dabei nutzen sie die verfügbaren Informationen über den Zustand des Stromnetzes, den Energiebedarf jedes Elektrofahrzeugs und die Mobilitätsbedürfnisse jedes Fahrers (Abfahrtszeit und Reichweite).

Auf diese Weise wird bei jedem Ladevorgang die Netzkapazität optimal an den Strombedarf gleichzeitig ladender Elektrofahrzeuge angepasst. Das Laden in Zeiten hoher Verfügbarkeit erneuerbarer Energien und/oder in Zeiten geringer Gesamtstromnutzung ist einer der wichtigsten Anwendungsfälle, die mit ISO 15118 realisiert werden können.

Sichere Kommunikation mit Plug & Charge

Das Stromnetz ist eine kritische Infrastruktur, die vor potenziellen Angriffen geschützt werden muss. Der Fahrer muss für die an das Elektrofahrzeug gelieferte Energie ordnungsgemäß abgerechnet werden. Ohne sichere Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen können böswillige Dritte Nachrichten abfangen und verändern sowie Abrechnungsinformationen manipulieren. Aus diesem Grund enthält ISO 15118 eine Funktion namensAnschließen und LadenPlug & Charge setzt verschiedene kryptografische Mechanismen ein, um die Kommunikation zu sichern und die Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität aller ausgetauschten Daten zu gewährleisten.

Benutzerfreundlichkeit als Schlüssel zu einem reibungslosen Ladeerlebnis

ISO 15118Anschließen und LadenDiese 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 durch die Plug & Charge-Funktion bereitgestellt werden. Das Beste daran? Der Fahrer muss nichts weiter tun, als das Ladekabel in das Fahrzeug und die Ladestation einzustecken (beim kabelgebundenen Laden) oder das Fahrzeug über einer Bodenplatte zu parken (beim kabellosen Laden). Das Eingeben einer Kreditkarte, das Öffnen einer App zum Scannen eines QR-Codes oder das Suchen der leicht zu verlierenden RFID-Karte gehört mit dieser Technologie der Vergangenheit an.

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

1. Kundenkomfort durch Plug & Charge
2. Die verbesserte Datensicherheit durch die in ISO 15118 definierten kryptografischen Mechanismen
3. Netzfreundliches, intelligentes Laden

Lassen Sie uns nun mit diesen grundlegenden Elementen im Hinterkopf auf die Einzelheiten des Standards eingehen.

Die ISO 15118-Dokumentenfamilie

Der Standard selbst, genannt „Straßenfahrzeuge – Fahrzeug-Netz-Kommunikationsschnittstelle“, besteht aus acht Teilen. Ein Bindestrich und eine Zahl kennzeichnen den jeweiligen Teil. ISO 15118-1 verweist auf Teil eins und so weiter.

In der Abbildung unten sehen Sie, wie jeder Teil der ISO 15118 mit einer oder mehreren der sieben Kommunikationsebenen zusammenhängt, die die Informationsverarbeitung in einem Telekommunikationsnetzwerk definieren. Wenn das Elektrofahrzeug an eine Ladestation angeschlossen wird, bauen der Kommunikationscontroller des Elektrofahrzeugs (EVCC) und der Kommunikationscontroller der Ladestation (SECC) ein Kommunikationsnetzwerk auf. Ziel dieses Netzwerks ist der Nachrichtenaustausch und die Einleitung eines Ladevorgangs. Sowohl der EVCC als auch der SECC müssen diese sieben Funktionsebenen bereitstellen (wie in der etabliertenISO/OSI-Kommunikationsstapel), um die gesendeten und empfangenen Informationen zu verarbeiten. Jede Schicht baut auf der Funktionalität der darunterliegenden Schicht auf, angefangen bei der Anwendungsschicht ganz oben bis hin zur physischen Schicht.

Beispiel: Die physikalische und die Datenverbindungsschicht legen fest, wie das Elektrofahrzeug und die Ladestation Nachrichten austauschen können. Dabei kommt entweder ein Ladekabel (Stromleitungskommunikation über ein Home Plug Green PHY-Modem gemäß ISO 15118-3) oder eine WLAN-Verbindung (IEEE 802.11n gemäß ISO 15118-8) als physisches Medium zum Einsatz. Sobald die Datenverbindung ordnungsgemäß eingerichtet ist, kann die darüber liegende Netzwerk- und Transportschicht darauf zurückgreifen, um eine sogenannte TCP/IP-Verbindung herzustellen und die Nachrichten vom EVCC zum SECC (und zurück) korrekt weiterzuleiten. Die darüber liegende Anwendungsschicht nutzt den etablierten Kommunikationspfad für den Austausch anwendungsbezogener Nachrichten, sei es für AC-Laden, DC-Laden oder kabelloses Laden.

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Betrachtet man ISO 15118 als Ganzes, umfasst dies eine Reihe von Normen unter diesem übergreifenden Titel. Die Normen selbst sind in Teile gegliedert. Jeder Teil durchläuft eine Reihe vordefinierter Phasen, bevor er als internationaler Standard (IS) veröffentlicht wird. Informationen zum jeweiligen Status der einzelnen Teile finden Sie daher in den folgenden Abschnitten. Der Status spiegelt das Veröffentlichungsdatum des IS wider, der die letzte Phase im Zeitplan der ISO-Standardisierungsprojekte darstellt.

Lassen Sie uns jeden Teil des Dokuments einzeln genauer betrachten.

Der Prozess und Zeitplan für die Veröffentlichung von ISO-Normen

Die obige Abbildung veranschaulicht den zeitlichen Ablauf eines ISO-Standardisierungsprozesses. Der Prozess beginnt mit einem New Work Item Proposal (NWIP oder NP), der nach zwölf Monaten in die Phase eines Committee Draft (CD) übergeht. Sobald der CD verfügbar ist (nur für die technischen Experten, die Mitglieder des Standardisierungsgremiums sind), beginnt eine dreimonatige Abstimmungsphase, in der diese Experten redaktionelle und technische Kommentare abgeben können. Nach Abschluss der Kommentierungsphase werden die gesammelten Kommentare in Online-Webkonferenzen und persönlichen Treffen bearbeitet.

Als Ergebnis dieser Zusammenarbeit wird ein Entwurf für eine internationale Norm (DIS) erstellt und veröffentlicht. Die gemeinsame Arbeitsgruppe kann beschließen, einen zweiten Entwurf zu erstellen, falls die Experten der Ansicht sind, dass das Dokument noch nicht als DIS geeignet ist. Ein DIS ist das erste öffentlich zugängliche Dokument und kann online erworben werden. Nach der Veröffentlichung des DIS findet eine weitere Kommentierungs- und Abstimmungsphase statt, ähnlich dem Verfahren für die CD-Phase.

Die letzte Phase vor der Internationalen Norm (IS) ist der Final Draft for International Standard (FDIS). Diese optionale Phase kann übersprungen werden, wenn die Expertengruppe, die an dieser Norm arbeitet, der Meinung ist, dass das Dokument ein ausreichendes Qualitätsniveau erreicht hat. Der FDIS ist ein Dokument, das keine weiteren technischen Änderungen zulässt. Daher sind in dieser Kommentierungsphase nur redaktionelle Kommentare zulässig. Wie aus der Abbildung ersichtlich, kann ein ISO-Normungsprozess insgesamt 24 bis 48 Monate dauern.

Die ISO 15118-2-Norm hat sich über vier Jahre entwickelt und wird bei Bedarf kontinuierlich weiterentwickelt (siehe ISO 15118-20). Dieser Prozess stellt sicher, dass die Norm aktuell bleibt und sich an die vielfältigen Anwendungsfälle weltweit anpasst.