Protokoll och tjänster för elbilsladdning

Laddning kan misslyckas även när kontakten passar och båda sidor kan hantera samma spänning. En komplett session är också beroende av signalering, digitala protokoll, autentiseringsuppgifter, operatörssystem, roamingförbindelser och betaltjänster.

Kommunikationslagren

Elbilsladdning använder flera gränssnitt med olika uppgifter:

Från fordon till EVSE: Grundläggande signalering fastställer att ett fordon är anslutet och kommunicerar säkra strömgränser. Kommunikation på hög nivå kan därefter utbyta laddningsparametrar, identifiering, certifikat, scheman och meddelanden om energiöverföring.
Från EVSE till hanteringssystem: Laddstationen rapporterar status, tar emot konfiguration, kontrollerar auktorisering, registrerar transaktioner och kan ta emot laddningsgränser från ett centralt system.
Från operatör till mobilitetstjänsteleverantör: Roamingförbindelser utbyter platser, tillgänglighet, tariffer, autentiseringsuppgifter, sessioner och laddningsposter mellan organisationer.
Avtals- och betaltjänster: Konton, certifikat, hantering av bankkort, fakturor och avräkning avgör vem som får ladda och vem som debiteras.

Dessa lager hänger ihop men är inte utbytbara. ISO 15118 omfattar främst kommunikation på hög nivå mellan fordonets kommunikationsstyrenhet och försörjningsutrustningens kommunikationsstyrenhet. OCPP ansluter en laddstation till dess hanteringssystem. Roamingprotokoll kopplar samman laddoperatörer, mobilitetstjänsteleverantörer eller hubbar.

Den elektriska energins väg behandlas i EV Charging: The Complete System, medan kontaktgeometri och regionala gränssnitt behandlas i EV Charging Connectors and Inlets.

Vad händer före och efter energiöverföringen?

En typisk konduktiv laddsession genomgår flera kontroller:

Kontakten och intaget kopplas samman och närhets- eller låskretsar anger anslutningens tillstånd.
Grundläggande signalering talar om för fordonet hur mycket ström EVSE:n kan tillhandahålla och bekräftar att laddningen kan starta säkert.
Där det stöds upprättar kommunikation på hög nivå en digital session och utbyter kapacitet och laddningsparametrar.
Föraren eller fordonet presenterar autentiseringsuppgifter. En lokal lista eller ett backendsystem avgör om de är auktoriserade.
Stationen och fordonet slutför sin säkerhetssekvens. Under DC-laddning samordnar de även spänning och ström innan högspänningsvägen sluts.
Mätvärden, status och transaktionshändelser registreras medan energin överförs.
När sessionen avslutas skapar operatören en laddningspost och den ansvariga tjänsten fakturerar eller avräknar transaktionen.

Alla sessioner använder inte alla nätverkslager. En privat laddbox kan auktorisera lokalt och fungera utan en aktiv molnanslutning. En offentlig roamingsession kan omfatta fordonet, stationen, laddpunktsoperatören, mobilitetstjänsteleverantören, roamingplattformen och betalningsförmedlaren.

Autentisering, auktorisering och betalning

Dessa tre begrepp beskriver olika beslut:

Autentisering kontrollerar identiteten eller giltigheten hos en autentiseringsuppgift, till exempel en RFID-bricka, ett appkonto, ett bankkort eller ett fordonscertifikat.
Auktorisering avgör om autentiseringsuppgiften får starta en session vid den aktuella laddpunkten enligt gällande avtal eller ad hoc-villkor.
Betalning och avräkning överför pengar och fördelar intäkter och avgifter under eller efter sessionen.

En app kan autentisera en förare men auktoriseringen kan misslyckas eftersom stationen ligger utanför leverantörens roamingtäckning. Ett bankkort kan stödja ad hoc-betalning utan att ett avtal med en mobilitetstjänsteleverantör skapas. Europeiska regler gör en användbar åtskillnad mellan ad hoc-laddning och avtalsbaserad betalning och definierar separata roller för operatören och mobilitetstjänsteleverantören. EU Regulation 2023/1804 — Alternative fuels infrastructure

Plug & Charge och ISO 15118

Plug & Charge gör det möjligt för ett kompatibelt fordon att presentera ett avtalscertifikat genom laddningsanslutningen, så att autentisering och auktorisering kan ske utan ett separat kort eller en åtgärd i en app. Certifikatkedjan och den stödjande infrastrukturen för publika nycklar hjälper parterna att avgöra om avtalets autentiseringsuppgifter är tillförlitliga. CharIN — Plug & Charge

Plug & Charge är inte synonymt med alla metoder för automatisk start. Vissa system identifierar ett fordon via ett nätverkskonto eller en annan fordonsidentifierare utan att använda certifikatmodellen i ISO 15118. Metoderna kan upplevas likartade av föraren samtidigt som de har olika egenskaper för säkerhet, integritet och interoperabilitet.

ISO 15118 omfattar också mer än Plug & Charge. Serien i flera delar definierar användningsfall och kommunikation mellan elfordonet och EVSE:n för funktioner som omfattar laddstyrning, identifiering, betalningsrelaterad information, schemaläggning och dubbelriktad energiöverföring. ISO 15118-2 och ISO 15118-20 representerar olika generationer av applikationsprotokollet, så ett påstående om ”stöd för ISO 15118” bör ange den implementerade delen och funktionerna. 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

Ändringen av ISO 15118-20, som publicerades 2026, lägger till tjänster för distribuerade energiresurser med AC och Megawatt Charging System samt ett reviderat säkerhetskoncept. Publiceringen gör inte äldre fordon eller stationer kompatibla med dessa funktioner. ISO 15118-20:2022/Amd 1:2026 — AC DER, MCS, and security amendment

OCPP, roaming och operatörsroller

Open Charge Point Protocol (OCPP) används mellan en laddstation och ett hanteringssystem för laddstationer. Det kan överföra funktioner för auktorisering, transaktioner, enhetshantering, övervakning, smart laddning och stöd för ISO 15118. Stöd för OCPP bevisar inte att en bil och en station kan använda Plug & Charge, eftersom även fordonsgränssnittet, certifikaten, backendintegreringarna och mobilitetsavtalet måste fungera. Open Charge Alliance — Open Charge Point Protocol

En laddpunktsoperatör (CPO) hanterar och driver laddpunkter och tillhandahåller laddningstjänsten. En leverantör av e-mobilitetstjänster (eMSP) säljer laddningstjänster eller avtal till förare. Ett företag kan utföra båda rollerna, men roaming kopplar ofta förarens eMSP till en annan CPO.

Open Charge Point Interface (OCPI) är ett av de protokoll som används för detta utbyte mellan operatör och leverantör. Det kan överföra platser, tariffer, autentiseringsuppgifter, sessioner, detaljerade laddningsposter och kommandon. Andra bilaterala protokoll eller hubbprotokoll kan fylla en liknande roll, så roamingstödet måste kontrolleras mellan de specifika leverantörerna i stället för att härledas från kontakten eller bilen. EVRoaming Foundation — Open Charge Point Interface

En reservation lägger till ytterligare en kedja av beroenden. Appen eller leverantören måste begära den, operatörens backendsystem måste acceptera den och stationen måste upprätthålla den gentemot andra användare. En reservation kan reservera åtkomst till en laddpunkt, men den kan inte garantera att utrustningen fungerar, går att nå eller kan leverera den annonserade effekten när fordonet anländer.

Varför kompatibla system ändå kan misslyckas

Felet finns ofta på en annan plats än det synliga symtomet:

Ett fel på kontakten eller låset stoppar den fysiska handskakningen.
En skillnad i signalering eller protokoll hindrar fordonet och EVSE:n från att komma överens om en session.
Ett utgånget eller ej betrott certifikat blockerar Plug & Charge.
Ett avbrott mellan stationen och backendsystemet förhindrar onlineauktorisering trots att kraftelektroniken fungerar.
Ett roamingavtal saknar nödvändiga autentiserings-, tariff- eller platsdata.
Sessionen startar, men hanteringen av betalningen eller laddningsposten misslyckas senare.

Förare bör därför kontrollera mer än kontakttypen. Användbara frågor är om fordonet och stationen stöder samma ISO 15118-funktioner, om nätverket aktiverar Plug & Charge för det aktuella fordonet och avtalet, om förarens leverantör har roaming med operatören, vilken ad hoc-betalningsmetod som finns och vad som händer när stationen förlorar anslutningen.

Utformning av offentliga snabbladdningsplatser, effektdelning, driftsäkerhet och konsekvenser för ruttplanering behandlas i DC Fast Charging.