Alles, was Sie über ISO/IEC 15118 wissen müssen

Die offizielle Bezeichnung für ISO 15118 lautet „Straßenfahrzeuge – Schnittstelle zur Kommunikation zwischen Fahrzeug und Stromnetz“. Es handelt sich möglicherweise um einen der wichtigsten und zukunftssichersten Standards, die heute verfügbar sind.

Der in ISO 15118 integrierte intelligente Lademechanismus ermöglicht die optimale Anpassung der Netzkapazität an den Energiebedarf der wachsenden Anzahl von Elektrofahrzeugen, die an das Stromnetz angeschlossen werden. ISO 15118 ermöglicht zudem den bidirektionalen Energietransfer, um …Fahrzeug-zu-NetzAnwendungen ermöglichen die Rückspeisung von Energie aus dem Elektrofahrzeug ins Stromnetz bei Bedarf. ISO 15118 ermöglicht ein netzfreundlicheres, sichereres und komfortableres Laden von Elektrofahrzeugen.

Geschichte der 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. Erstmals arbeiteten Experten aus der Automobil- und der Energiewirtschaft gemeinsam an der Entwicklung eines internationalen Kommunikationsstandards für das Laden von Elektrofahrzeugen. Die Gemeinsame Arbeitsgruppe schuf eine weit verbreitete Lösung, die heute in wichtigen Regionen weltweit, wie Europa, den USA, Mittel- und Südamerika sowie Südkorea, als führender Standard gilt. Auch in Indien und Australien gewinnt ISO 15118 zunehmend an Bedeutung. Anmerkung zum Format: Die ISO übernahm die Veröffentlichung des Standards, der nun einfach als ISO 15118 bekannt ist.

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

ISO 15118 ermöglicht die Integration von Elektrofahrzeugen in dasintelligentes Stromnetz(auch bekannt als Fahrzeug-zu-Gitter oderFahrzeug-zu-NetzEin intelligentes Stromnetz ist ein elektrisches Netz, 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 deren Grundlage ein optimaler Ladeplan (neu) verhandelt werden kann. Es ist wichtig, dass Elektrofahrzeuge netzfreundlich betrieben werden. „Netzfreundlich“ bedeutet in diesem Fall, dass das Gerät das gleichzeitige Laden mehrerer Fahrzeuge unterstützt, ohne das Stromnetz zu überlasten. Intelligente Ladeanwendungen berechnen für jedes Elektrofahrzeug einen individuellen Ladeplan anhand der verfügbaren Informationen zum Zustand des Stromnetzes, dem Energiebedarf des jeweiligen Elektrofahrzeugs und den Mobilitätsbedürfnissen des Fahrers (Abfahrtszeit und Reichweite).

So wird bei jedem Ladevorgang die Netzkapazität optimal an den Strombedarf gleichzeitig ladender Elektrofahrzeuge angepasst. Das Laden in Zeiten hoher Verfügbarkeit erneuerbarer Energien und/oder bei geringem Gesamtstromverbrauch ist einer der Hauptanwendungsfälle, die mit ISO 15118 realisiert werden können.

Sichere Kommunikation dank Plug & Charge

Das Stromnetz ist eine kritische Infrastruktur, die vor potenziellen Angriffen geschützt werden muss, und der Fahrer muss die dem Elektrofahrzeug zugeführte Energie korrekt in Rechnung gestellt bekommen. Ohne sichere Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen können böswillige Dritte Nachrichten abfangen und verändern sowie Abrechnungsinformationen manipulieren. Aus diesem Grund beinhaltet ISO 15118 eine Funktion namens „Sicherheitskommunikation“.Einstecken und aufladenPlug & Charge verwendet mehrere kryptografische Mechanismen, um diese Kommunikation zu sichern und die Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität aller ausgetauschten Daten zu gewährleisten.

Benutzerfreundlichkeit als Schlüssel zu einem reibungslosen Ladeerlebnis

ISO 15118Einstecken und aufladenDiese Funktion ermöglicht es dem Elektrofahrzeug außerdem, sich automatisch an der Ladestation zu identifizieren und autorisierten Zugriff auf die benötigte Energie zum Aufladen des Akkus zu erhalten. Dies basiert auf den digitalen Zertifikaten und der Public-Key-Infrastruktur, die über die Plug & Charge-Funktion bereitgestellt werden. Der größte Vorteil? Der Fahrer muss lediglich das Ladekabel an das Fahrzeug und die Ladestation anschließen (beim kabelgebundenen Laden) oder das Fahrzeug über einer Ladefläche parken (beim kabellosen Laden). Das Eingeben einer Kreditkarte, das Öffnen einer App zum Scannen eines QR-Codes oder die Suche nach der leicht zu verlierenden RFID-Karte gehören dank dieser Technologie der Vergangenheit an.

ISO 15118 wird die Zukunft des globalen Ladens von Elektrofahrzeugen aufgrund dieser drei Schlüsselfaktoren maßgeblich beeinflussen:

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

Mit diesen grundlegenden Elementen im Hinterkopf wollen wir uns nun den Details der Norm widmen.

Die ISO 15118 Dokumentenfamilie

Der Standard selbst, „Straßenfahrzeuge – Schnittstelle Fahrzeug-zu-Netz-Kommunikation“, besteht aus acht Teilen. Ein Bindestrich oder Strich und eine Zahl bezeichnen den jeweiligen Teil. ISO 15118-1 bezieht sich auf Teil eins usw.

Die Abbildung unten zeigt, wie die einzelnen Teile der ISO 15118 mit einer oder mehreren der sieben Kommunikationsschichten zusammenhängen, die die Informationsverarbeitung in einem Telekommunikationsnetz definieren. Beim Anschließen eines Elektrofahrzeugs an eine Ladestation 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 die sieben Funktionsschichten bereitstellen (wie in der etablierten Norm ISO 15118 beschrieben).ISO/OSI-KommunikationsstackUm die gesendeten und empfangenen Informationen zu verarbeiten, baut jede Schicht auf der Funktionalität der darunterliegenden Schicht auf, angefangen bei der Anwendungsschicht an der Spitze bis hin zur physikalischen Schicht.

Beispielsweise legen die physikalische Schicht und die Sicherungsschicht fest, wie Elektrofahrzeug und Ladestation Nachrichten austauschen können. Dies geschieht entweder über ein Ladekabel (Powerline-Kommunikation über ein HomePlug Green PHY-Modem gemäß ISO 15118-3) oder über eine WLAN-Verbindung (IEEE 802.11n gemäß ISO 15118-8) als physisches Medium. Sobald die Sicherungsschicht korrekt 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 eingerichteten Kommunikationspfad, um beliebige anwendungsbezogene Nachrichten auszutauschen, sei es für Wechselstrom-, Gleichstrom- oder drahtloses Laden.

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Die ISO 15118 umfasst als Ganzes eine Reihe von Normen. Diese Normen sind wiederum in Teile gegliedert. Jeder Teil durchläuft vordefinierte Phasen, bevor er als internationale Norm (IS) veröffentlicht wird. Daher finden Sie in den folgenden Abschnitten Informationen zum jeweiligen Status der einzelnen Teile. Der Status spiegelt das Veröffentlichungsdatum der IS wider, welches den letzten Schritt im Zeitplan von ISO-Normungsprojekten darstellt.

Schauen wir uns die einzelnen Teile des Dokuments genauer an.

Der Prozess und der Zeitplan für die Veröffentlichung von ISO-Normen

Die obige Abbildung veranschaulicht den Zeitplan eines Normungsprozesses innerhalb der ISO. Der Prozess beginnt mit einem neuen Arbeitsvorschlag (New Work Item Proposal, NWIP oder NP), der nach 12 Monaten in die Phase des Komiteeentwurfs (Committee Draft, CD) eintritt. Sobald der CD vorliegt (nur für die technischen Experten, die Mitglieder des Normungsgremiums 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-Konferenzen und Präsenztreffen behandelt.

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

Die letzte Phase vor der Veröffentlichung der Internationalen Norm (IS) ist der Entwurf der Internationalen Norm (FDIS). Dieser Schritt ist optional und kann übersprungen werden, wenn die Expertengruppe, die an der Norm arbeitet, der Ansicht ist, dass das Dokument ein ausreichendes Qualitätsniveau erreicht hat. Der FDIS lässt keine weiteren technischen Änderungen zu. Daher sind in dieser Kommentierungsphase ausschließlich redaktionelle Anmerkungen zulässig. Wie aus der Abbildung ersichtlich, kann ein ISO-Normungsprozess insgesamt 24 bis 48 Monate dauern.

Im Fall von ISO 15118-2 hat sich der Standard über vier Jahre entwickelt und wird bei Bedarf weiterhin verfeinert (siehe ISO 15118-20). Dieses Vorgehen gewährleistet, dass er stets aktuell bleibt und sich an die vielfältigen Anwendungsfälle weltweit anpasst.