Protocolos e serviços de carregamento de veículos elétricos

O carregamento pode falhar mesmo quando o conector encaixa e os dois lados conseguem operar com a mesma tensão. Uma sessão completa também depende da sinalização, dos protocolos digitais, das credenciais, dos sistemas das operadoras, das conexões de roaming e dos serviços de pagamento.

As camadas de comunicação

O carregamento de veículos elétricos usa várias interfaces com funções diferentes:

Do veículo para o EVSE: A sinalização básica confirma que um veículo está conectado e comunica limites seguros de corrente. A comunicação de alto nível pode então trocar parâmetros de carregamento, identificação, certificados, programações e mensagens de transferência de energia.
Do EVSE para o sistema de gerenciamento: A estação de recarga informa o status, recebe configurações, verifica a autorização, registra transações e pode receber limites de carregamento de um sistema central.
Da operadora para o provedor de mobilidade: As conexões de roaming trocam localizações, disponibilidade, tarifas, credenciais, sessões e registros de carregamento entre organizações.
Serviços de contrato e pagamento: Contas, certificados, processamento de cartões bancários, faturas e liquidação determinam quem pode carregar e de quem será feita a cobrança.

Essas camadas estão relacionadas, mas não são intercambiáveis. A ISO 15118 abrange principalmente a comunicação de alto nível entre o controlador de comunicação do veículo e o controlador de comunicação do equipamento de alimentação. O OCPP conecta uma estação de recarga ao seu sistema de gerenciamento. Os protocolos de roaming conectam operadoras de recarga, provedores de mobilidade ou plataformas de interligação.

O caminho da energia elétrica é abordado em EV Charging: The Complete System, enquanto a geometria dos conectores e as interfaces regionais são abordadas em EV Charging Connectors and Inlets.

O que acontece antes e depois do fluxo de energia

Uma sessão típica de carregamento condutivo passa por várias verificações:

O conector e a entrada se encaixam, e os circuitos de proximidade ou travamento indicam o estado da conexão.
A sinalização básica informa ao veículo quanta corrente o EVSE pode disponibilizar e confirma que o carregamento pode começar com segurança.
Quando é compatível, a comunicação de alto nível estabelece uma sessão digital e troca capacidades e parâmetros de carregamento.
O motorista ou o veículo apresenta uma credencial. Uma lista local ou um sistema de backend decide se essa credencial está autorizada.
A estação e o veículo concluem sua sequência de segurança. Durante o carregamento em CC, eles também coordenam a tensão e a corrente antes de fechar o circuito de alta tensão.
Os valores dos medidores, o status e os eventos da transação são registrados enquanto a energia é transferida.
Quando a sessão termina, a operadora produz um registro de carregamento e o serviço responsável cobra ou liquida a transação.

Nem todas as sessões usam todas as camadas de rede. Um carregador residencial privado pode autorizar localmente e funcionar sem uma conexão ativa com a nuvem. Uma sessão pública em roaming pode envolver o veículo, a estação, a operadora do ponto de recarga, o provedor de mobilidade, a plataforma de roaming e o processador de pagamentos.

Autenticação, autorização e pagamento

Esses três termos descrevem decisões diferentes:

A autenticação verifica a identidade ou a validade de uma credencial, como uma etiqueta RFID, uma conta de aplicativo, um cartão bancário ou um certificado do veículo.
A autorização decide se essa credencial pode iniciar uma sessão naquele ponto de recarga conforme o contrato aplicável ou as condições avulsas.
O pagamento e a liquidação transferem dinheiro e distribuem receitas e taxas durante ou depois da sessão.

Um aplicativo pode autenticar um motorista, mas a autorização pode falhar porque a estação está fora da cobertura de roaming do provedor. Um cartão bancário pode permitir um pagamento avulso sem criar um contrato com um provedor de mobilidade. As regras europeias distinguem de forma útil o carregamento avulso do pagamento baseado em contrato e definem funções separadas para a operadora e o provedor de mobilidade. EU Regulation 2023/1804 — Alternative fuels infrastructure

Plug & Charge e ISO 15118

O Plug & Charge permite que um veículo compatível apresente um certificado de contrato pela conexão de carregamento, para que a autenticação e a autorização possam ocorrer sem um cartão separado ou uma ação em um aplicativo. A cadeia de certificados e a infraestrutura de chaves públicas que a sustenta ajudam as partes a decidir se a credencial do contrato é confiável. CharIN — Plug & Charge

Plug & Charge não é sinônimo de todos os métodos de início automático. Alguns sistemas identificam um veículo por uma conta de rede ou outro identificador do veículo sem usar o modelo de certificados da ISO 15118. Esses métodos podem parecer semelhantes para o motorista, embora tenham características diferentes de segurança, privacidade e interoperabilidade.

A ISO 15118 também é mais abrangente que o Plug & Charge. A série composta por várias partes define casos de uso e a comunicação entre o veículo elétrico e o EVSE para funções que incluem controle do carregamento, identificação, informações relacionadas ao pagamento, programação e transferência bidirecional de energia. A ISO 15118-2 e a ISO 15118-20 representam gerações diferentes do protocolo de aplicação, portanto uma afirmação de “compatibilidade com a ISO 15118” deve identificar a parte e as funções implementadas. 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

A alteração da ISO 15118-20, publicada em 2026, acrescenta serviços de recursos energéticos distribuídos em CA e do Megawatt Charging System, além de um conceito de segurança revisado. A publicação não torna os veículos ou estações mais antigos compatíveis com essas funções. ISO 15118-20:2022/Amd 1:2026 — AC DER, MCS, and security amendment

OCPP, roaming e funções das operadoras

O Open Charge Point Protocol (OCPP) é usado entre uma estação de recarga e um sistema de gerenciamento de estações de recarga. Ele pode transportar funções de autorização, transação, gerenciamento de dispositivos, monitoramento, carregamento inteligente e compatibilidade com a ISO 15118. A compatibilidade com OCPP não prova que um carro e uma estação podem usar Plug & Charge, porque a interface do veículo, os certificados, as integrações de backend e o contrato de mobilidade também precisam funcionar. Open Charge Alliance — Open Charge Point Protocol

Uma operadora de pontos de recarga (CPO) gerencia e opera pontos de recarga e presta o serviço de carregamento. Um provedor de serviços de mobilidade elétrica (eMSP) vende serviços ou contratos de carregamento aos motoristas. Uma empresa pode desempenhar as duas funções, mas o roaming muitas vezes conecta o eMSP do motorista a uma CPO diferente.

A Open Charge Point Interface (OCPI) é um dos protocolos usados para essa troca entre operadora e provedor. Ela pode transportar localizações, tarifas, credenciais, sessões, registros detalhados de carregamento e comandos. Outros protocolos bilaterais ou de plataforma podem desempenhar uma função semelhante, por isso a compatibilidade com roaming deve ser verificada entre os provedores específicos, em vez de ser deduzida a partir do conector ou do carro. EVRoaming Foundation — Open Charge Point Interface

Uma reserva acrescenta outra cadeia de dependências. O aplicativo ou o provedor precisa solicitá-la, o backend da operadora precisa aceitá-la e a estação precisa fazê-la valer diante de outros usuários. Uma reserva pode reservar o acesso a um ponto de recarga, mas não pode garantir que o equipamento esteja funcionando, acessível ou apto a fornecer a potência anunciada quando o veículo chegar.

Por que sistemas compatíveis ainda falham

O local da falha muitas vezes é diferente do sintoma visível:

Uma falha no conector ou no travamento impede o estabelecimento da conexão física.
Uma incompatibilidade de sinalização ou protocolo impede que o veículo e o EVSE concordem com uma sessão.
Um certificado expirado ou não confiável bloqueia o Plug & Charge.
Uma interrupção entre a estação e o backend impede a autorização on-line, mesmo que o equipamento de potência funcione.
Um acordo de roaming não inclui a credencial, a tarifa ou os dados de localização necessários.
A sessão começa, mas o processamento do pagamento ou do registro de carregamento falha mais tarde.

Por isso, os motoristas devem verificar mais do que o tipo de conector. É útil saber se o veículo e a estação são compatíveis com as mesmas funções da ISO 15118, se a rede habilita o Plug & Charge para aquele veículo e contrato, se o provedor do motorista tem roaming com a operadora, qual método de pagamento avulso está disponível e o que acontece quando a estação perde a conectividade.

O projeto de locais públicos de carregamento rápido, o compartilhamento de potência, a confiabilidade e as consequências para o planejamento de rotas são abordados em DC Fast Charging.