Protocollen en diensten voor het laden van elektrische voertuigen

Laden kan mislukken, zelfs wanneer de connector past en beide kanten dezelfde spanning aankunnen. Een volledige sessie is ook afhankelijk van signalering, digitale protocollen, identificatiemiddelen, systemen van exploitanten, roamingverbindingen en betaaldiensten.

De communicatielagen

Voor het laden van elektrische voertuigen worden verschillende interfaces met uiteenlopende taken gebruikt:

Van voertuig naar EVSE: Basissignalering stelt vast dat een voertuig is aangesloten en communiceert veilige stroomlimieten. Communicatie op hoog niveau kan vervolgens laadparameters, identificatiegegevens, certificaten, schema's en berichten over energieoverdracht uitwisselen.
Van EVSE naar beheersysteem: Het laadstation meldt de status, ontvangt configuraties, controleert de autorisatie, registreert transacties en kan laadlimieten ontvangen van een centraal systeem.
Van exploitant naar mobiliteitsdienstverlener: Roamingverbindingen wisselen locaties, beschikbaarheid, tarieven, identificatiemiddelen, sessies en laadregistraties uit tussen organisaties.
Contract- en betaaldiensten: Accounts, certificaten, verwerking van bankkaarten, facturen en verrekening bepalen wie mag laden en bij wie de kosten in rekening worden gebracht.

Deze lagen hangen met elkaar samen, maar zijn niet onderling uitwisselbaar. ISO 15118 omvat voornamelijk communicatie op hoog niveau tussen de communicatiecontroller van het voertuig en die van de voedingsapparatuur. OCPP verbindt een laadstation met het beheersysteem. Roamingprotocollen verbinden laadexploitanten, mobiliteitsdienstverleners of hubs.

Het elektrische energietraject wordt behandeld in EV Charging: The Complete System, terwijl connectorgeometrie en regionale interfaces worden behandeld in EV Charging Connectors and Inlets.

Wat gebeurt er voor en na de energieoverdracht?

Een typische geleidende laadsessie doorloopt verschillende controles:

De connector en de voertuigaansluiting worden gekoppeld en nabijheids- of vergrendelingscircuits geven de verbindingsstatus aan.
Basissignalering vertelt het voertuig hoeveel stroom de EVSE beschikbaar kan stellen en bevestigt dat het laden veilig mag beginnen.
Waar dit wordt ondersteund, brengt communicatie op hoog niveau een digitale sessie tot stand en wisselt deze mogelijkheden en laadparameters uit.
De bestuurder of het voertuig presenteert een identificatiemiddel. Een lokale lijst of een backendsysteem bepaalt of dit is geautoriseerd.
Het laadstation en het voertuig voltooien hun veiligheidsprocedure. Tijdens DC-laden stemmen ze ook spanning en stroom af voordat het hoogspanningscircuit wordt gesloten.
Meterwaarden, status en transactiegebeurtenissen worden geregistreerd terwijl energie wordt overgedragen.
Wanneer de sessie stopt, stelt de exploitant een laadregistratie op en factureert of verrekent de verantwoordelijke dienst de transactie.

Niet elke sessie gebruikt elke netwerklaag. Een privélaadpunt kan lokaal autoriseren en zonder actieve cloudverbinding werken. Bij een openbare roamingsessie kunnen het voertuig, het laadstation, de laadpuntexploitant, de mobiliteitsdienstverlener, het roamingplatform en de betalingsverwerker betrokken zijn.

Authenticatie, autorisatie en betaling

Deze drie termen beschrijven verschillende beslissingen:

Authenticatie controleert de identiteit of geldigheid van een identificatiemiddel, zoals een RFID-tag, appaccount, bankkaart of voertuigcertificaat.
Autorisatie bepaalt of met dat identificatiemiddel een sessie bij dat laadpunt mag worden gestart volgens het toepasselijke contract of de ad-hocvoorwaarden.
Betaling en verrekening dragen geld over en verdelen inkomsten en kosten tijdens of na de sessie.

Een app kan een bestuurder authenticeren, maar de autorisatie kan mislukken omdat het laadstation buiten de roamingdekking van de dienstverlener valt. Een bankkaart kan ad-hocbetaling mogelijk maken zonder een contract met een mobiliteitsdienstverlener aan te gaan. Europese regels maken een nuttig onderscheid tussen ad-hocladen en contractgebaseerde betaling en definiëren afzonderlijke rollen voor exploitant en mobiliteitsdienstverlener. EU Regulation 2023/1804 — Alternative fuels infrastructure

Plug & Charge en ISO 15118

Met Plug & Charge kan een compatibel voertuig via de laadverbinding een contractcertificaat aanbieden, zodat authenticatie en autorisatie kunnen plaatsvinden zonder een afzonderlijke kaart of handeling in een app. De certificaatketen en de ondersteunende publieke-sleutelinfrastructuur helpen de partijen te bepalen of het contractidentificatiemiddel kan worden vertrouwd. CharIN — Plug & Charge

Plug & Charge is niet synoniem met elke automatische startmethode. Sommige systemen identificeren een voertuig via een netwerkaccount of een andere voertuigidentificatie zonder het certificaatmodel van ISO 15118 te gebruiken. Voor de bestuurder kunnen deze methoden hetzelfde aanvoelen, terwijl ze verschillende eigenschappen hebben op het gebied van beveiliging, privacy en interoperabiliteit.

ISO 15118 omvat ook meer dan Plug & Charge. De meerdelige reeks definieert gebruikssituaties en communicatie tussen de EV en EVSE voor functies zoals laadregeling, identificatie, betalingsgerelateerde informatie, planning en bidirectionele energieoverdracht. ISO 15118-2 en ISO 15118-20 vertegenwoordigen verschillende generaties van het applicatieprotocol. Een claim van “ondersteuning voor ISO 15118” moet daarom het geïmplementeerde deel en de functies aangeven. 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

De wijziging van ISO 15118-20, die in 2026 werd gepubliceerd, voegt diensten toe voor gedistribueerde AC-energiebronnen en het Megawatt Charging System, samen met een herzien beveiligingsconcept. De publicatie maakt oudere voertuigen of laadstations niet compatibel met deze functies. ISO 15118-20:2022/Amd 1:2026 — AC DER, MCS, and security amendment

OCPP, roaming en exploitantenrollen

Het Open Charge Point Protocol (OCPP) wordt gebruikt tussen een laadstation en een beheersysteem voor laadstations. Het kan functies voor autorisatie, transacties, apparaatbeheer, bewaking, slim laden en ondersteuning van ISO 15118 overdragen. OCPP-ondersteuning bewijst niet dat een auto en laadstation Plug & Charge kunnen gebruiken, omdat ook de voertuiginterface, certificaten, backendintegraties en het mobiliteitscontract moeten werken. Open Charge Alliance — Open Charge Point Protocol

Een laadpuntexploitant (CPO) beheert en exploiteert laadpunten en levert de laaddienst. Een aanbieder van e-mobiliteitsdiensten (eMSP) verkoopt laaddiensten of contracten aan bestuurders. Eén bedrijf kan beide rollen vervullen, maar roaming verbindt de eMSP van een bestuurder vaak met een andere CPO.

De Open Charge Point Interface (OCPI) is een van de protocollen die worden gebruikt voor deze uitwisseling tussen exploitant en dienstverlener. Het kan locaties, tarieven, identificatiemiddelen, sessies, gedetailleerde laadregistraties en opdrachten overdragen. Andere bilaterale of hubprotocollen kunnen een vergelijkbare rol vervullen. Roamingondersteuning moet daarom tussen de specifieke dienstverleners worden gecontroleerd en niet uit de connector of auto worden afgeleid. EVRoaming Foundation — Open Charge Point Interface

Een reservering voegt nog een keten van afhankelijkheden toe. De app of dienstverlener moet deze aanvragen, het backend van de exploitant moet deze accepteren en het laadstation moet deze tegenover andere gebruikers handhaven. Een reservering kan toegang tot een laadpunt reserveren, maar kan niet garanderen dat de apparatuur functioneert, bereikbaar is of het geadverteerde vermogen kan leveren wanneer het voertuig aankomt.

Waarom compatibele systemen toch kunnen mislukken

De locatie van de storing verschilt vaak van het zichtbare symptoom:

Een defect aan de connector of vergrendeling stopt de fysieke verbindingsprocedure.
Een verschil in signalering of protocol verhindert dat het voertuig en de EVSE overeenstemming bereiken over een sessie.
Een verlopen of niet-vertrouwd certificaat blokkeert Plug & Charge.
Een storing tussen het laadstation en het backendsysteem verhindert online autorisatie, hoewel de vermogenselektronica werkt.
Een roamingovereenkomst bevat niet de vereiste identificatie-, tarief- of locatiegegevens.
De sessie start, maar de verwerking van de betaling of laadregistratie mislukt later.

Bestuurders moeten daarom meer controleren dan alleen het type connector. Nuttige vragen zijn of het voertuig en laadstation dezelfde ISO 15118-functies ondersteunen, of het netwerk Plug & Charge voor dat voertuig en contract activeert, of de dienstverlener van de bestuurder roaming met de exploitant ondersteunt, welke ad-hocbetaalmethode beschikbaar is en wat er gebeurt wanneer het laadstation de verbinding verliest.

Het ontwerp van openbare snellaadlocaties, vermogensdeling, betrouwbaarheid en de gevolgen voor routeplanning worden behandeld in DC Fast Charging.