In questo documento vengono descritti in dettaglio i retroscena dello sviluppo di ISO15118, le informazioni sulla versione, l'interfaccia CCS, il contenuto dei protocolli di comunicazione, le funzioni di ricarica intelligente, dimostrando i progressi della tecnologia di ricarica dei veicoli elettrici e l'evoluzione dello standard.
I. Introduzione della norma ISO15118
1. Introduzione
L'Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (IX-ISO) pubblica la norma ISO 15118-20. La norma ISO 15118-20 è un'estensione della norma ISO 15118-2 per supportare il trasferimento di potenza wireless (WPT). Ciascuno di questi servizi può essere fornito utilizzando il trasferimento di potenza bidirezionale (BPT) e dispositivi a connessione automatica (ACD).
2. Introduzione delle informazioni sulla versione
(1) Versione ISO 15118-1.0
15118-1 è il requisito generale
Scenari applicativi basati su ISO 15118 per realizzare il processo di addebito e fatturazione e descrive i dispositivi in ogni scenario applicativo e l'interazione delle informazioni tra i dispositivi
15118-2 riguarda i protocolli del livello applicativo.
Definisce messaggi, sequenze di messaggi e macchine a stati, nonché i requisiti tecnici necessari per realizzare questi scenari applicativi. Definisce i protocolli dal livello di rete fino al livello applicativo.
15118-3 aspetti dello strato di collegamento, utilizzando portatori di potenza.
15118-4 test correlati
15118-5 Relativo allo strato fisico
15118-8 Aspetti wireless
15118-9 Aspetti dello strato fisico wireless
(2) Versione ISO 15118-20
Lo standard ISO 15118-20 offre funzionalità plug-and-play, oltre al supporto per il trasferimento di potenza wireless (WPT); ciascuno di questi servizi può essere fornito utilizzando il trasferimento di potenza bidirezionale (BPT) e dispositivi connessi automaticamente (ACD).
Introduzione all'interfaccia CCS
L'emergere di diversi standard di ricarica nei mercati dei veicoli elettrici europei, nordamericani e asiatici ha creato problemi di interoperabilità e praticità di ricarica per lo sviluppo di veicoli elettrici su scala globale. Per affrontare questo problema, l'Associazione Europea dei Costruttori di Automobili (ACEA) ha presentato una proposta per uno standard di ricarica CCS, che mira a integrare la ricarica CA e CC in un sistema unificato. L'interfaccia fisica del connettore è progettata come una presa combinata con porte CA e CC integrate, compatibile con tre modalità di ricarica: ricarica CA monofase, ricarica CA trifase e ricarica CC. Ciò offre opzioni di ricarica più flessibili per i veicoli elettrici.
1、Introduzione all'interfaccia
Protocolli di interfaccia per la ricarica dei veicoli elettrici
Connettori utilizzati per la ricarica dei veicoli elettrici nelle principali regioni del mondo
2. Connettore CCS1
Le reti elettriche nazionali degli Stati Uniti e del Giappone supportano solo la ricarica CA monofase, pertanto in questi due mercati prevalgono le spine e le porte di Tipo 1.
3、Introduzione della porta CCS2
La porta di tipo 2 supporta la ricarica monofase e trifase, mentre la ricarica trifase CA può ridurre i tempi di ricarica dei veicoli elettrici.
A sinistra si trova la porta di ricarica CCS Tipo 2 per auto, mentre a destra si trova la presa per la ricarica CC. La porta di ricarica dell'auto integra una parte CA (parte superiore) e una porta CC (parte inferiore con due connettori spessi). Durante la ricarica CA e CC, la comunicazione tra il veicolo elettrico (EV) e la stazione di ricarica (EVSE) avviene tramite l'interfaccia Control Pilot (CP).
CP – L'interfaccia Control Pilot trasmette un segnale PWM analogico e un segnale digitale ISO 15118 o DIN 70121 basato sulla modulazione Power Line Carrier (PLC) su un segnale analogico.
PP – L'interfaccia Proxmity Pilot (chiamata anche Plug Presence) trasmette un segnale che consente al veicolo (EV) di monitorare che la spina della pistola di ricarica sia collegata. Utilizzata per soddisfare un'importante funzione di sicurezza: l'auto non può muoversi mentre la pistola di ricarica è collegata.
PE – Terra produttiva, è il cavo di messa a terra del dispositivo.
Per trasferire energia vengono utilizzati diversi altri collegamenti: filo neutro (N), L1 (CA monofase), L2, L3 (CA trifase); CC+, CC- (corrente continua).
III. Introduzione del contenuto del protocollo ISO15118
Il protocollo di comunicazione ISO 15118 si basa sul modello client-server, in cui l'EVCC invia messaggi di richiesta (con il suffisso "Req") e il SECC restituisce i corrispondenti messaggi di risposta (con il suffisso "Res"). L'EVCC deve ricevere il messaggio di risposta dal SECC entro un intervallo di timeout specifico (generalmente compreso tra 2 e 5 secondi) dal corrispondente messaggio di richiesta, altrimenti la sessione verrà terminata e, a seconda dell'implementazione dei diversi produttori, l'EVCC può riavviare una nuova sessione.
(1) Diagramma di flusso di addebito
(2) Processo di ricarica AC
(3) Processo di carica DC
La norma ISO 15118 migliora il meccanismo di comunicazione tra la stazione di ricarica e il veicolo elettrico con protocolli digitali di livello superiore per fornire informazioni più complete, tra cui: comunicazione bidirezionale, crittografia dei canali, autenticazione, autorizzazione, stato di ricarica, orario di partenza e così via. Quando viene misurato un segnale PWM con duty cycle del 5% sul pin CP del cavo di ricarica, il controllo della ricarica tra la stazione di ricarica e il veicolo viene immediatamente trasferito alla norma ISO 15118.
3. Funzioni principali
(1) Ricarica intelligente
La ricarica intelligente dei veicoli elettrici (EV) è la capacità di controllare, gestire e regolare in modo intelligente tutti gli aspetti della ricarica dei veicoli elettrici. Ciò avviene grazie alla comunicazione dati in tempo reale tra il veicolo elettrico, il caricabatterie, l'operatore di ricarica e il fornitore di energia elettrica o la società di servizi pubblici. Nella ricarica intelligente, tutte le parti coinvolte comunicano costantemente e utilizzano soluzioni di ricarica avanzate per ottimizzare la ricarica. Il cuore di questo ecosistema è la soluzione Smart Charging EV, che elabora questi dati e consente agli operatori e agli utenti di ricarica di gestire tutti gli aspetti della ricarica.
1) Smart Energy Tube: gestisce l'impatto della ricarica dei veicoli elettrici sulla rete e sull'alimentazione elettrica.
2) Ottimizzazione dei veicoli elettrici: la ricarica aiuta i conducenti di veicoli elettrici e i fornitori di servizi di ricarica a ottimizzare la ricarica in termini di costi ed efficienza.
3) Gestione e analisi da remoto: consente agli utenti e agli operatori di controllare e regolare la ricarica tramite piattaforme basate sul Web o applicazioni mobili.
4) Tecnologia avanzata di ricarica per veicoli elettrici Molte nuove tecnologie, come V2G, richiedono funzionalità di ricarica intelligenti per funzionare correttamente.
Lo standard ISO 15118 introduce un'altra fonte di informazioni utilizzabile per la ricarica intelligente: il veicolo elettrico stesso. Una delle informazioni più importanti nella pianificazione del processo di ricarica è la quantità di energia che il veicolo intende consumare. Esistono diverse opzioni per fornire queste informazioni al CSMS:
Gli utenti possono immettere l'energia richiesta utilizzando un'applicazione mobile (fornita da eMSP) e inviarla al CSMS del CPO tramite integrazione back-end-back-end, e le stazioni di ricarica possono utilizzare un'API personalizzata per inviare questi dati direttamente al CSMS
(2) Ricarica intelligente e rete intelligente
La ricarica intelligente dei veicoli elettrici fa parte di questo sistema perché può influire notevolmente sul consumo energetico di un'abitazione, di un edificio o di un'area pubblica. La capacità della rete è limitata in termini di potenza gestibile in un dato punto.
3) Collega e carica
Caratteristiche principali della norma ISO 15118.
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Il settore dei veicoli elettrici è relativamente nuovo e in continua evoluzione. Sono in fase di sviluppo nuovi standard. Ciò pone sfide di compatibilità e interoperabilità per i produttori di veicoli elettrici e di EVSE. Tuttavia, lo standard ISO 15118-20 semplifica le funzionalità di ricarica come la fatturazione "plug & charge", la comunicazione crittografata, il flusso di energia bidirezionale, la gestione del carico e la potenza di ricarica variabile. Queste funzionalità rendono la ricarica più comoda, sicura ed efficiente e contribuiranno a una maggiore adozione dei veicoli elettrici.
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Data di pubblicazione: 18 ottobre 2024