Protocolos e serviços de carregamento de veículos elétricos

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

As camadas de comunicação

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

Do veículo para o EVSE: A sinalização básica confirma que um veículo está ligado e comunica limites seguros de corrente. A comunicação de alto nível pode então trocar parâmetros de carregamento, identificação, certificados, horários e mensagens de transferência de energia.
Do EVSE para o sistema de gestão: O posto de carregamento comunica o estado, recebe configurações, verifica a autorização, regista transações e pode receber limites de carregamento de um sistema central.
Do operador para o prestador de mobilidade: As ligações de roaming trocam localizações, disponibilidade, tarifas, credenciais, sessões e registos de carregamento entre organizações.
Serviços contratuais e de pagamento: Contas, certificados, processamento de cartões bancários, faturas e liquidação determinam quem pode carregar e a quem é cobrado o serviço.

Estas camadas estão relacionadas, mas não são intercambiáveis. A ISO 15118 abrange sobretudo a comunicação de alto nível entre o controlador de comunicação do veículo e o controlador de comunicação do equipamento de alimentação. O OCPP liga um posto de carregamento ao respetivo sistema de gestão. Os protocolos de roaming ligam operadores de carregamento, prestadores de mobilidade ou plataformas de interligação.

O percurso 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 de carregamento condutivo típica passa por várias verificações:

O conector e a entrada encaixam, e os circuitos de proximidade ou bloqueio indicam o estado da ligação.
A sinalização básica informa o veículo sobre a corrente que o EVSE pode disponibilizar e confirma que o carregamento pode começar em segurança.
Quando é suportada, a comunicação de alto nível estabelece uma sessão digital e troca capacidades e parâmetros de carregamento.
O condutor ou o veículo apresenta uma credencial. Uma lista local ou um sistema backend decide se essa credencial está autorizada.
O posto e o veículo concluem a sequência de segurança. Durante o carregamento CC, também coordenam a tensão e a corrente antes de fechar o circuito de alta tensão.
Os valores dos contadores, o estado e os eventos da transação são registados enquanto a energia é transferida.
Quando a sessão termina, o operador produz um registo de carregamento e o serviço responsável fatura ou liquida a transação.

Nem todas as sessões utilizam todas as camadas da rede. Uma wallbox privada pode autorizar localmente e funcionar sem uma ligação ativa à cloud. Uma sessão pública em roaming pode envolver o veículo, o posto, o operador do ponto de carregamento, o prestador de mobilidade, a plataforma de roaming e o processador de pagamentos.

Autenticação, autorização e pagamento

Estes três termos descrevem decisões diferentes:

A autenticação verifica a identidade ou a validade de uma credencial, como um identificador RFID, uma conta de aplicação, um cartão bancário ou um certificado do veículo.
A autorização decide se essa credencial pode iniciar uma sessão naquele ponto de carregamento ao abrigo do contrato aplicável ou das condições ad hoc.
O pagamento e a liquidação transferem dinheiro e distribuem receitas e taxas durante ou após a sessão.

Uma aplicação pode autenticar um condutor, mas a autorização pode falhar porque o posto está fora da cobertura de roaming do prestador. Um cartão bancário pode permitir o pagamento ad hoc sem criar um contrato com um prestador de mobilidade. As regras europeias distinguem de forma útil o carregamento ad hoc do pagamento baseado em contrato e definem funções separadas para o operador e o prestador 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 através da ligação de carregamento, para que a autenticação e a autorização possam ocorrer sem um cartão separado ou uma ação numa aplicação. A cadeia de certificados e a infraestrutura de chave pública que a suporta ajudam as partes a decidir se a credencial do contrato é fiável. CharIN — Plug & Charge

Plug & Charge não é sinónimo de todos os métodos de início automático. Alguns sistemas identificam um veículo através de uma conta de rede ou de outro identificador do veículo sem utilizar o modelo de certificados da ISO 15118. Estes métodos podem parecer semelhantes ao condutor, embora tenham propriedades diferentes de segurança, privacidade e interoperabilidade.

A ISO 15118 também é mais abrangente do que o Plug & Charge. A série composta por várias partes define casos de utilização e a comunicação entre o VE e o EVSE para funções que incluem controlo do carregamento, identificação, informações relacionadas com o pagamento, programação e transferência bidirecional de energia. A ISO 15118-2 e a ISO 15118-20 representam gerações diferentes do protocolo de aplicação, pelo que uma afirmação de «suporte da 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 à ISO 15118-20, publicada em 2026, acrescenta serviços de recursos energéticos distribuídos em CA e do Megawatt Charging System, juntamente com um conceito de segurança revisto. A publicação não torna os veículos ou postos mais antigos compatíveis com estas funções. ISO 15118-20:2022/Amd 1:2026 — AC DER, MCS, and security amendment

OCPP, roaming e funções dos operadores

O Open Charge Point Protocol (OCPP) é utilizado entre um posto de carregamento e um sistema de gestão de postos de carregamento. Pode transportar funções de autorização, transação, gestão de dispositivos, monitorização, carregamento inteligente e suporte da ISO 15118. O suporte de OCPP não prova que um automóvel e um posto possam utilizar Plug & Charge, porque a interface do veículo, os certificados, as integrações de backend e o contrato de mobilidade também têm de funcionar. Open Charge Alliance — Open Charge Point Protocol

Um operador de pontos de carregamento (CPO) gere e opera pontos de carregamento e presta o serviço de carregamento. Um prestador de serviços de mobilidade elétrica (eMSP) vende serviços ou contratos de carregamento aos condutores. Uma empresa pode desempenhar ambas as funções, mas o roaming liga frequentemente o eMSP de um condutor a um CPO diferente.

O Open Charge Point Interface (OCPI) é um dos protocolos utilizados para esta troca entre operador e prestador. Pode transportar localizações, tarifas, credenciais, sessões, registos detalhados de carregamento e comandos. Outros protocolos bilaterais ou de plataforma podem desempenhar uma função semelhante, pelo que o suporte de roaming deve ser verificado entre os prestadores específicos, em vez de ser deduzido a partir do conector ou do automóvel. EVRoaming Foundation — Open Charge Point Interface

Uma reserva acrescenta outra cadeia de dependências. A aplicação ou o prestador tem de a solicitar, o backend do operador tem de a aceitar e o posto tem de a fazer cumprir perante outros utilizadores. Uma reserva pode reservar o acesso a um ponto de carregamento, mas não pode garantir que o equipamento está operacional, acessível ou apto a fornecer a potência anunciada quando o veículo chega.

Por que razão os sistemas compatíveis ainda falham

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

Uma avaria no conector ou no bloqueio impede o estabelecimento da ligação física.
Uma incompatibilidade de sinalização ou protocolo impede que o veículo e o EVSE acordem uma sessão.
Um certificado expirado ou não fiável bloqueia o Plug & Charge.
Uma interrupção entre o posto e o backend impede a autorização online, mesmo que o equipamento de potência funcione.
Um acordo de roaming não inclui as credenciais, a tarifa ou os dados de localização necessários.
A sessão começa, mas o processamento do pagamento ou do registo de carregamento falha mais tarde.

Por isso, os condutores devem verificar mais do que o tipo de conector. É útil saber se o veículo e o posto suportam as mesmas funções da ISO 15118, se a rede ativa o Plug & Charge para aquele veículo e contrato, se o prestador do condutor tem roaming com o operador, que método de pagamento ad hoc está disponível e o que acontece quando o posto perde a conectividade.

A conceção de locais públicos de carregamento rápido, a partilha de potência, a fiabilidade e as consequências para o planeamento de rotas são abordadas em DC Fast Charging.