Protocolli e servizi di ricarica per veicoli elettrici

La ricarica può non riuscire anche quando il connettore è compatibile ed entrambe le parti possono gestire la stessa tensione. Una sessione completa dipende anche dalla segnalazione, dai protocolli digitali, dalle credenziali, dai sistemi degli operatori, dai collegamenti di roaming e dai servizi di pagamento.

I livelli di comunicazione

La ricarica dei veicoli elettrici utilizza diverse interfacce con compiti differenti:

Dal veicolo all’EVSE: la segnalazione di base stabilisce che un veicolo è collegato e comunica i limiti di corrente sicuri. La comunicazione di alto livello può quindi scambiare parametri di ricarica, dati identificativi, certificati, programmi e messaggi per il trasferimento di energia.
Dall’EVSE al sistema di gestione: la stazione di ricarica comunica lo stato, riceve la configurazione, verifica l’autorizzazione, registra le transazioni e può ricevere limiti di ricarica da un sistema centrale.
Dall’operatore al fornitore di mobilità: i collegamenti di roaming scambiano tra le organizzazioni ubicazioni, disponibilità, tariffe, credenziali, sessioni e registri di ricarica.
Servizi contrattuali e di pagamento: account, certificati, elaborazione delle carte bancarie, fatture e regolamento determinano chi può ricaricare e a chi viene addebitato il costo.

Questi livelli sono correlati, ma non intercambiabili. ISO 15118 riguarda principalmente la comunicazione di alto livello tra il controller di comunicazione del veicolo e quello dell’apparecchiatura di alimentazione. OCPP collega una stazione di ricarica al relativo sistema di gestione. I protocolli di roaming collegano operatori di ricarica, fornitori di mobilità o hub.

Il percorso dell’energia elettrica è trattato in EV Charging: The Complete System, mentre la geometria dei connettori e le interfacce regionali sono descritte in EV Charging Connectors and Inlets.

Cosa accade prima e dopo il flusso di energia

Una tipica sessione di ricarica conduttiva attraversa diversi controlli:

Il connettore e la presa si accoppiano e i circuiti di prossimità o di bloccaggio indicano lo stato del collegamento.
La segnalazione di base comunica al veicolo quanta corrente può rendere disponibile l’EVSE e conferma che la ricarica può iniziare in sicurezza.
Se supportata, la comunicazione di alto livello stabilisce una sessione digitale e scambia capacità e parametri di ricarica.
Il conducente o il veicolo presenta una credenziale. Un elenco locale o un sistema backend decide se la credenziale è autorizzata.
La stazione e il veicolo completano la sequenza di sicurezza. Durante la ricarica CC, coordinano anche tensione e corrente prima di chiudere il percorso ad alta tensione.
I valori dei contatori, lo stato e gli eventi della transazione vengono registrati durante il trasferimento di energia.
Al termine della sessione, l’operatore produce un registro di ricarica e il servizio responsabile fattura o regola la transazione.

Non tutte le sessioni utilizzano ogni livello della rete. Una wallbox privata può autorizzare localmente e funzionare senza una connessione cloud attiva. Una sessione pubblica in roaming può coinvolgere il veicolo, la stazione, l’operatore del punto di ricarica, il fornitore di mobilità, la piattaforma di roaming e il gestore dei pagamenti.

Autenticazione, autorizzazione e pagamento

Questi tre termini descrivono decisioni diverse:

L’autenticazione verifica l’identità o la validità di una credenziale, ad esempio un token RFID, un account dell’app, una carta bancaria o un certificato del veicolo.
L’autorizzazione decide se la credenziale può avviare una sessione in quel punto di ricarica in base al contratto applicabile o alle condizioni ad hoc.
Il pagamento e il regolamento trasferiscono denaro e ripartiscono ricavi e commissioni durante o dopo la sessione.

Un’app può autenticare un conducente ma non riuscire a ottenere l’autorizzazione perché la stazione è fuori dalla copertura di roaming del fornitore. Una carta bancaria può consentire il pagamento ad hoc senza creare un contratto con un fornitore di mobilità. Le norme europee distinguono opportunamente la ricarica ad hoc dal pagamento basato su contratto e definiscono ruoli distinti per operatore e fornitore di mobilità. EU Regulation 2023/1804 — Alternative fuels infrastructure

Plug & Charge e ISO 15118

Plug & Charge consente a un veicolo compatibile di presentare un certificato contrattuale attraverso il collegamento di ricarica, in modo che autenticazione e autorizzazione possano avvenire senza una carta separata o un’azione nell’app. La catena di certificati e l’infrastruttura a chiave pubblica di supporto aiutano le parti a decidere se la credenziale contrattuale è attendibile. CharIN — Plug & Charge

Plug & Charge non è sinonimo di ogni metodo di avvio automatico. Alcuni sistemi identificano il veicolo tramite un account di rete o un altro identificativo del veicolo senza utilizzare il modello di certificati ISO 15118. Questi metodi possono apparire simili al conducente, pur presentando proprietà diverse di sicurezza, privacy e interoperabilità.

ISO 15118 ha inoltre una portata più ampia di Plug & Charge. La serie in più parti definisce casi d’uso e la comunicazione tra il veicolo elettrico e l’EVSE per funzioni che includono controllo della ricarica, identificazione, informazioni relative al pagamento, programmazione e trasferimento bidirezionale di energia. ISO 15118-2 e ISO 15118-20 rappresentano generazioni diverse del protocollo applicativo, quindi un’affermazione di «supporto ISO 15118» dovrebbe identificare la parte e le funzioni implementate. 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

L’emendamento pubblicato nel 2026 per ISO 15118-20 aggiunge servizi per risorse energetiche distribuite in CA e per il Megawatt Charging System, insieme a un concetto di sicurezza rivisto. La pubblicazione non rende i veicoli o le stazioni precedenti compatibili con queste funzioni. ISO 15118-20:2022/Amd 1:2026 — AC DER, MCS, and security amendment

OCPP, roaming e ruoli degli operatori

L’Open Charge Point Protocol (OCPP) viene utilizzato tra una stazione di ricarica e un sistema di gestione delle stazioni di ricarica. Può trasportare funzioni di autorizzazione, transazione, gestione dei dispositivi, monitoraggio, ricarica intelligente e supporto a ISO 15118. Il supporto a OCPP non dimostra che un’auto e una stazione possano utilizzare Plug & Charge, perché devono funzionare anche l’interfaccia del veicolo, i certificati, le integrazioni backend e il contratto di mobilità. Open Charge Alliance — Open Charge Point Protocol

Un operatore di punti di ricarica (CPO) gestisce e opera i punti di ricarica e fornisce il servizio di ricarica. Un fornitore di servizi di mobilità elettrica (eMSP) vende servizi o contratti di ricarica ai conducenti. Una sola azienda può svolgere entrambi i ruoli, ma il roaming collega spesso l’eMSP di un conducente a un CPO diverso.

L’Open Charge Point Interface (OCPI) è uno dei protocolli utilizzati per questo scambio tra operatore e fornitore. Può trasportare ubicazioni, tariffe, credenziali, sessioni, registri dettagliati di ricarica e comandi. Altri protocolli bilaterali o basati su hub possono svolgere un ruolo simile, quindi il supporto del roaming deve essere verificato tra i fornitori specifici, anziché dedotto dal connettore o dall’auto. EVRoaming Foundation — Open Charge Point Interface

Una prenotazione aggiunge un’altra catena di dipendenze. L’app o il fornitore deve richiederla, il sistema backend dell’operatore deve accettarla e la stazione deve farla rispettare nei confronti degli altri utenti. Una prenotazione può riservare l’accesso a un punto di ricarica, ma non può garantire che l’hardware sia funzionante, raggiungibile o in grado di erogare la potenza pubblicizzata all’arrivo del veicolo.

Perché sistemi compatibili possono comunque non funzionare

La sede del guasto è spesso diversa dal sintomo visibile:

Un guasto del connettore o del blocco interrompe l’handshake fisico.
Un’incompatibilità di segnalazione o protocollo impedisce al veicolo e all’EVSE di concordare una sessione.
Un certificato scaduto o non attendibile blocca Plug & Charge.
Un’interruzione tra stazione e sistema backend impedisce l’autorizzazione online, anche se l’hardware di potenza funziona.
Un accordo di roaming non contiene la credenziale, la tariffa o i dati di ubicazione richiesti.
La sessione si avvia, ma l’elaborazione del pagamento o del registro di ricarica non riesce in seguito.

I conducenti dovrebbero quindi verificare più del semplice tipo di connettore. È utile chiedersi se il veicolo e la stazione supportano le stesse funzioni ISO 15118, se la rete abilita Plug & Charge per quel veicolo e contratto, se il fornitore del conducente dispone di roaming con l’operatore, quale metodo di pagamento ad hoc è disponibile e cosa accade quando la stazione perde la connettività.

La progettazione dei siti pubblici di ricarica rapida, la condivisione della potenza, l’affidabilità e le conseguenze sulla pianificazione del percorso sono trattate in DC Fast Charging.