Protokoller og tjenester til opladning af elbiler

Opladning kan mislykkes, selv om stikket passer, og begge sider kan håndtere den samme spænding. En komplet session afhænger også af signalering, digitale protokoller, legitimationsoplysninger, operatørsystemer, roamingforbindelser og betalingstjenester.

Kommunikationslagene

Opladning af elbiler bruger flere grænseflader med forskellige opgaver:

Fra køretøj til EVSE: Grundlæggende signalering fastslår, at et køretøj er tilsluttet, og kommunikerer sikre strømgrænser. Kommunikation på højt niveau kan derefter udveksle opladningsparametre, identifikation, certifikater, tidsplaner og meddelelser om energioverførsel.
Fra EVSE til administrationssystem: Ladestationen rapporterer status, modtager konfiguration, kontrollerer godkendelse, registrerer transaktioner og kan modtage opladningsgrænser fra et centralt system.
Fra operatør til mobilitetsudbyder: Roamingforbindelser udveksler placeringer, tilgængelighed, priser, legitimationsoplysninger, sessioner og laderegistreringer mellem organisationer.
Kontrakt- og betalingstjenester: Konti, certifikater, behandling af betalingskort, fakturaer og afregning afgør, hvem der må oplade, og hvem der faktureres.

Disse lag hænger sammen, men kan ikke erstatte hinanden. ISO 15118 omfatter primært kommunikation på højt niveau mellem køretøjets kommunikationscontroller og forsyningsudstyrets kommunikationscontroller. OCPP forbinder en ladestation med dens administrationssystem. Roamingprotokoller forbinder ladeoperatører, mobilitetsudbydere eller hubs.

Den elektriske energis vej er beskrevet i EV Charging: The Complete System, mens stikgeometri og regionale grænseflader er beskrevet i EV Charging Connectors and Inlets.

Hvad sker der før og efter energioverførslen?

En typisk konduktiv opladningssession gennemgår flere kontroller:

Stikket og indtaget kobles sammen, og nærheds- eller låsekredsløb angiver forbindelsens tilstand.
Grundlæggende signalering fortæller køretøjet, hvor meget strøm EVSE'en kan stille til rådighed, og bekræfter, at opladningen kan begynde sikkert.
Hvor det understøttes, etablerer kommunikation på højt niveau en digital session og udveksler egenskaber og opladningsparametre.
Føreren eller køretøjet præsenterer legitimationsoplysninger. En lokal liste eller et backendsystem afgør, om de er godkendt.
Stationen og køretøjet gennemfører deres sikkerhedssekvens. Under DC-opladning koordinerer de også spænding og strøm, før højspændingsforbindelsen lukkes.
Målerværdier, status og transaktionshændelser registreres, mens energien overføres.
Når sessionen stopper, opretter operatøren en laderegistrering, og den ansvarlige tjeneste fakturerer eller afregner transaktionen.

Ikke alle sessioner bruger alle netværkslag. En privat ladeboks kan godkende lokalt og fungere uden en aktiv cloudforbindelse. En offentlig roamingsession kan involvere køretøjet, stationen, ladepunktoperatøren, mobilitetsudbyderen, roamingplatformen og betalingsformidleren.

Autentificering, godkendelse og betaling

Disse tre begreber beskriver forskellige beslutninger:

Autentificering kontrollerer identiteten eller gyldigheden af legitimationsoplysninger, såsom en RFID-brik, en appkonto, et betalingskort eller et køretøjscertifikat.
Godkendelse afgør, om legitimationsoplysningerne må starte en session ved det pågældende ladepunkt i henhold til den relevante kontrakt eller ad hoc-vilkårene.
Betaling og afregning overfører penge og fordeler indtægter og gebyrer under eller efter sessionen.

En app kan autentificere en fører, men godkendelsen kan mislykkes, fordi stationen ligger uden for udbyderens roamingdækning. Et betalingskort kan understøtte ad hoc-betaling uden at oprette en kontrakt med en mobilitetsudbyder. Europæiske regler skelner på en nyttig måde mellem ad hoc-opladning og kontraktbaseret betaling og definerer separate roller for operatøren og mobilitetsudbyderen. EU Regulation 2023/1804 — Alternative fuels infrastructure

Plug & Charge og ISO 15118

Plug & Charge gør det muligt for et kompatibelt køretøj at præsentere et kontraktcertifikat gennem ladeforbindelsen, så autentificering og godkendelse kan ske uden et separat kort eller en handling i en app. Certifikatkæden og den understøttende public key-infrastruktur hjælper parterne med at afgøre, om der kan være tillid til kontraktens legitimationsoplysninger. CharIN — Plug & Charge

Plug & Charge er ikke et synonym for alle automatiske startmetoder. Nogle systemer identificerer et køretøj via en netværkskonto eller en anden køretøjsidentifikator uden at bruge certifikatmodellen i ISO 15118. Metoderne kan opleves ens for føreren, selv om de har forskellige egenskaber for sikkerhed, privatliv og interoperabilitet.

ISO 15118 omfatter også mere end Plug & Charge. Serien i flere dele definerer anvendelsestilfælde og kommunikation mellem elbilen og EVSE'en for funktioner, der omfatter opladningsstyring, identifikation, betalingsrelaterede oplysninger, planlægning og bidirektional energioverførsel. ISO 15118-2 og ISO 15118-20 repræsenterer forskellige generationer af applikationsprotokollen, så en påstand om »understøttelse af ISO 15118« bør angive den implementerede del og de implementerede funktioner. ISO 15118-1:2019 — General information and use-case definition ISO 15118-2:2014 — Network and application protocol requirements ISO 15118-20:2022 — Second-generation network and application requirements

Ændringen til ISO 15118-20, som blev udgivet i 2026, tilføjer tjenester til distribuerede energiressourcer på AC og Megawatt Charging System sammen med et revideret sikkerhedskoncept. Udgivelsen gør ikke ældre køretøjer eller stationer kompatible med disse funktioner. ISO 15118-20:2022/Amd 1:2026 — AC DER, MCS, and security amendment

OCPP, roaming og operatørroller

Open Charge Point Protocol (OCPP) bruges mellem en ladestation og et administrationssystem til ladestationer. Det kan overføre funktioner til godkendelse, transaktioner, enhedsadministration, overvågning, intelligent opladning og understøttelse af ISO 15118. Understøttelse af OCPP beviser ikke, at en bil og en station kan bruge Plug & Charge, fordi køretøjsgrænsefladen, certifikaterne, backendintegrationerne og mobilitetskontrakten også skal fungere. Open Charge Alliance — Open Charge Point Protocol

En ladepunktoperatør (CPO) administrerer og driver ladepunkter og leverer ladetjenesten. En udbyder af e-mobilitetstjenester (eMSP) sælger ladetjenester eller kontrakter til førere. Én virksomhed kan varetage begge roller, men roaming forbinder ofte førerens eMSP med en anden CPO.

Open Charge Point Interface (OCPI) er en af de protokoller, der bruges til denne udveksling mellem operatør og udbyder. Den kan overføre placeringer, priser, legitimationsoplysninger, sessioner, detaljerede laderegistreringer og kommandoer. Andre bilaterale protokoller eller hubprotokoller kan udfylde en lignende rolle, så understøttelse af roaming skal kontrolleres mellem de konkrete udbydere frem for at udledes af stikket eller bilen. EVRoaming Foundation — Open Charge Point Interface

En reservation tilføjer endnu en kæde af afhængigheder. Appen eller udbyderen skal anmode om den, operatørens backendsystem skal acceptere den, og stationen skal håndhæve den over for andre brugere. En reservation kan reservere adgang til et ladepunkt, men den kan ikke garantere, at hardwaren fungerer, kan nås eller kan levere den annoncerede effekt, når køretøjet ankommer.

Hvorfor kompatible systemer stadig kan svigte

Fejlstedet er ofte et andet end det synlige symptom:

En fejl i stikket eller låsen stopper det fysiske handshake.
Uoverensstemmelse i signalering eller protokol forhindrer køretøjet og EVSE'en i at blive enige om en session.
Et udløbet eller ikke-betroet certifikat blokerer Plug & Charge.
En afbrydelse mellem stationen og backendsystemet forhindrer onlinegodkendelse, selv om effekthardwaren fungerer.
En roamingaftale mangler de nødvendige legitimationsoplysninger, pris- eller placeringsdata.
Sessionen starter, men behandlingen af betalingen eller laderegistreringen mislykkes senere.

Førere bør derfor kontrollere mere end stiktypen. Det er nyttigt at spørge, om køretøjet og stationen understøtter de samme ISO 15118-funktioner, om netværket aktiverer Plug & Charge for dette køretøj og denne kontrakt, om førerens udbyder har roaming med operatøren, hvilken ad hoc-betalingsmetode der er tilgængelig, og hvad der sker, når stationen mister forbindelsen.

Udformning af offentlige hurtigladesteder, effektdeling, driftssikkerhed og konsekvenser for ruteplanlægning er beskrevet i DC Fast Charging.