Parte do Guia de Certificações de Carregadores Elétricos
ISO 15118 resolve um dos problemas mais importantes de comunicação na carga de veículos elétricos: como o veículo e a Carregador de EV devem conversar entre si antes, durante e, em alguns casos, depois de uma sessão de carregamento.
Antes de o carregamento começar, o veículo elétrico e o equipamento de carregamento precisam trocar informações. Eles podem precisar identificar o veículo, confirmar o protocolo de comunicação, verificar as capacidades de carregamento, estabelecer uma conexão segura e transmitir dados importantes para o sistema de backend.
Para os condutores de EVs diários, o resultado pode ser uma experiência de carregamento Plug & Charge mais suave. Para os operadores de rede de carregamento, fabricantes de EVSE, fornecedores de CSMS, montadoras e operadores de frotas, o impacto é muito mais amplo. A ISO 15118 afeta a segurança, a interoperabilidade, o controle inteligente de carregamento e o caminho a longo prazo para a V2G.
Resumo rápido
A ISO 15118 é o padrão de comunicação que permite que um veículo elétrico e o equipamento de carregamento troquem informações de forma segura, automatizada e padronizada.
Sua característica mais visível é o Plug & Charge. Quando o motorista conecta o veículo, ele consegue autenticar-se e receber autorização automaticamente, sem precisar ler um código QR, tocar em um cartão RFID ou abrir um aplicativo.
A ISO 15118-20 amplia a norma para uma gestão de energia mais avançada e com transferência bidirecional de energia, tornando-a uma base importante para os casos de uso V2G, V2H e gestão futura da energia.
Para operadores de pontos de carga e fabricantes de carregadores elétricos, o desafio não se limita apenas ao próprio protocolo. O trabalho real consiste em fazer com que o veículo, o carregador, o backend do CSMS, o sistema de certificação e os prestadores de serviços funcionem em conjunto.
Ao planejar uma rede de carregamento ou um produto de carregador para veículos elétricos, a ISO 15118 deve ser avaliada juntamente com OCPP, PKI, carregamento inteligente, gestão de carga e futuras capacidades V2G.
O que é a ISO 15118?
A ISO 15118 é uma família de normas internacionais para a interface de comunicação entre o veículo e a rede elétrica. Em aplicações práticas de carregamento de veículos elétricos, define uma comunicação de alto nível entre o veículo elétrico e o equipamento de fornecimento de energia elétrica.
EVSE significa Equipamento de Alimentação de Veículos Elétricos. Na maioria das discussões comerciais, isso refere-se à estação de carregamento, ao carregador ou à equipa de carregamento que fornece energia ao veículo.
A ISO 15118 não é um único documento. Trata-se de uma coleção de normas relacionadas. As partes mais frequentemente discutidas incluem a ISO 15118-1, a ISO 15118-2, a ISO 15118-3 e a ISO 15118-20.
- A ISO 15118-1 define casos de uso gerais e a terminologia utilizada.
- A ISO 15118-2 define os requisitos para a primeira geração de camadas de rede e aplicação. É uma base importante para o Plug & Charge.
- A ISO 15118-3 aborda os requisitos da camada física e de link de dados, normalmente associados à comunicação HomePlug Green PHY.
- A ISO 15118-20 define os requisitos para camadas de rede e aplicação da segunda geração. Ela suporta carregamento inteligente mais avançado e transferência de energia bidirecional.
Em termos simples, a ISO 15118 permite que o veículo e o carregador façam mais do que apenas transferir energia elétrica. Ela oferece uma forma estruturada, segura e conectada ao backend para trocar informações.
Por que a ISO 15118 é importante para o carregamento de veículos elétricos
A carga tradicional de veículos elétricos geralmente depende da identificação externa. O motorista pode precisar abrir um aplicativo, ler um código QR, tocar em um cartão RFID ou iniciar manualmente a sessão de carregamento através de uma conta na rede.
Essas opções funcionam, mas nem sempre proporcionam o nível de conveniência que os motoristas esperam. Um motorista pode precisar baixar um novo aplicativo, criar uma conta, aguardar a chegada de um sinal móvel ou solucionar problemas com uma etapa de pagamento não concluída antes que o pagamento seja iniciado.
Para os motoristas, isso é um problema de usabilidade. Para os operadores, isso afeta a retenção dos clientes, as taxas de sucesso das transações e a carga de trabalho de suporte.
Nos últimos anos, a ISO 15118 também se tornou mais importante em programas de financiamento público, redes de cobrança de tarifas e discussões regulatórias sobre carregamento inteligente e interoperável. Na Europa, a AFIR está promovendo a implantação de infraestrutura de carregamento com operação digitalmente conectada e inteligente. Nos Estados Unidos, os requisitos do NEVI e a Parte 680 do CFR 23 aumentaram as expectativas quanto à confiabilidade, interoperabilidade e padrões de comunicação abertos na infraestrutura de carregamento financiada pelo governo federal.
A ISO 15118 é valiosa porque permite que o próprio veículo se torne um ator digital confiável no processo de carregamento. O veículo elétrico não recebe mais energia apenas; ele pode se identificar, comunicar suas necessidades de carregamento e participar de uma sessão de carregamento mais precisa.
Isso tem vários efeitos práticos:
- O Plug & Charge pode reduzir os passos manuais. Após o veículo ser conectado, a autenticação e a autorização podem ocorrer automaticamente.
- O carregamento inteligente torna-se mais preciso. O veículo e o carregador podem trocar informações sobre o estado da bateria, os limites de potência, os horários de carregamento e a demanda de carga.
- A segurança é reforçada. A ISO 15118 utiliza comunicação criptografada e mecanismos de confiança baseados em certificados para reduzir os riscos de autoria fraudulenta e manipulação de transações.
- A expansão futura torna-se mais fácil. A carga de veículos, os locais de carga comercial e os serviços de energia V2G dependem de uma comunicação confiável entre os veículos e o equipamento de carga.
Do ponto de vista do operador, a ISO 15118 não se limita apenas à comodidade do condutor. Ela também pode afetar a disponibilidade do local, a compatibilidade dos veículos, o design do sistema backend e a planificação de infraestrutura a longo prazo.
Como funciona o Plug & Charge
O Plug & Charge é a funcionalidade da norma ISO 15118 que os condutores provavelmente notarão.
Sem o Plug & Charge, os motoristas geralmente se identificam através de um aplicativo, de um código QR, de um cartão RFID ou de um cartão de pagamento. Assim que o sistema confirmar que o usuário é autorizado, a sessão de carregamento começa.
Com o Plug & Charge, mais desse processo de autenticação acontece automaticamente entre o veículo e o sistema de carregamento.
O veículo armazena um certificado digital vinculado a um contrato de serviço de carregamento. Quando o veículo se conecta a um carregador compatível com a norma ISO 15118, estabelece uma comunicação segura com o sistema de carregamento e apresenta o certificado correspondente. O carregador ou o sistema de backend valida o certificado e autoriza a sessão.
Do ponto de vista do motorista, o processo é simples: estacionar, conectar o veículo e iniciar a carga.
Do ponto de vista do sistema, o processo depende da coordenação entre o veículo, o carregador, o serviço de certificação, o backend de carregamento, o sistema de pagamento e o prestador de serviços. Se uma parte dessa cadeia estiver ausente, o Plug & Charge pode não funcionar como esperado.
É por isso que o Plug & Charge é fácil de entender, mas mais difícil de implementar de forma consistente. Um veículo que suporte a norma ISO 15118 não funcionará automaticamente com o Plug & Charge em todas as redes de carregamento. O hardware do carregador, os sistemas backend, a infraestrutura de certificação e as relações com os prestadores de serviços também devem ser compatíveis.
Como a ISO 15118-20 se relaciona com o V2G
A ISO 15118-20 é uma das partes mais importantes da família ISO 15118, pois suporta carregamento inteligente mais avançado e transferência de energia bidirecional.
O V2G significa Vehicle-to-Grid (Veículo-à-Grid). Isso significa que um veículo elétrico pode fazer mais do que apenas captar energia da rede elétrica. Sob as condições adequadas, ele também pode enviar energia de volta para uma casa, um edifício, uma microrede ou a rede pública.
Desde a perspectiva de um sistema energético, isso é atraente.
Quando a energia elétrica é mais barata, a geração renovável é abundante ou a carga na rede é baixa, os veículos podem ser recarregados. Quando a rede está sob pressão ou os preços da energia elétrica são mais elevados, os veículos podem reduzir a carga ou potencialmente descarregar energia.
Se muitos veículos elétricos forem conectados à rede elétrica no futuro, eles poderão se tornar recursos de energia distribuída. Isso tem um valor potencial para o equilíbrio da rede elétrica, a integração de energia renovável, a gestão comercial de energia e a operação de frotas.
No entanto, é importante manter uma abordagem prática. A ISO 15118-20 é apenas um dos fundamentos para a comunicação do V2G. Para uma implementação real do V2G, também é necessária a compatibilidade de hardware de carregamento bidirecional, suporte para baterias de veículos e inversores, regras de interconexão de rede, medição, regulação e mecanismos de liquidação.
É por isso que um produto marcado como "pronto para V2G" nem sempre significa que o motorista poderá vender eletricidade de volta à rede imediatamente. Em muitos casos, isso apenas significa que o equipamento ou sistema possui alguns fundamentos técnicos para uma futura expansão.
Para operadores de carregamento e fabricantes de equipamentos, a melhor forma de interpretar a ISO 15118-20 é como uma capacidade a longo prazo. Ela não deve ser considerada uma garantia imediata de receita, a menos que o ecossistema V2G mais amplo também esteja em vigor.
ISO 15118 vs. OCPP: Qual é a diferença?
ISO 15118 e OCPP Esses dois componentes são frequentemente mencionados juntos, mas desempenham funções diferentes no sistema de carregamento.
A ISO 15118 é utilizada principalmente para a comunicação entre o EV e o carregador.
O OCPP é usado principalmente para a comunicação entre o carregador e o backend do CSMS.
Em outras palavras, a ISO 15118 responde a como o veículo e a fonte de energia elétrica se comunicam. O OCPP responde a como a fonte de energia elétrica e a plataforma de backend se comunicam.
Em um sistema de carregamento real, ambos geralmente precisam trabalhar em conjunto. O veículo utiliza o ISO 15118 para negociar a sessão de carregamento com o carregador. O carregador, por sua vez, utiliza o OCPP para comunicar com o backend para autorização, registro de transações, relatórios de status, gerenciamento de certificados e controle remoto.
Para as equipes responsáveis pelo firmware dos carregadores, a ISO 15118 é um tema fundamental. Para as equipes responsáveis pela plataforma CSMS, o OCPP geralmente é o protocolo central. Para as empresas que desenvolvem soluções de carregamento de ponta a ponta, ambos devem ser considerados em conjunto.
O OCPP 2.0.1 melhorou o suporte a carregamento inteligente, segurança e fluxos de trabalho de certificados relacionados à ISO 15118. O OCPP 2.1 vai além adicionando mais funcionalidades relacionadas a recursos de energia distribuída e V2G, tornando-o mais adequado para futuros cenários de carregamento bidirecional.
Leia mais sobre o OCPP
Onde a segurança conforme a ISO 15118 se torna difícil
A ISO 15118 não só melhora a comodidade do carregamento, como também aumenta as expectativas de segurança dos sistemas de carregamento de veículos elétricos.
O cerne do Plug & Charge não consiste simplesmente no condutor conectar o veículo à tomada e o carregamento começar. O veículo precisa comprovar, por meio de um certificado digital, que possui um contrato de serviço de carregamento válido. Em seguida, o sistema precisa verificar se o certificado é confiável, se o contrato é válido e se a sessão de carregamento deve ser autorizada.
Este mecanismo pode reduzir o risco de simulação de identidade de veículos, de carregadores e de manipulação de transações.
No entanto, isso também cria novos desafios de implementação. Os operadores de rede de cobrança precisam gerenciar PKI, instalação de certificados, renovação de certificados, revogação de certificados, interfaces de backend e relações de confiança entre os prestadores de serviços.
Do ponto de vista operacional, a parte mais difícil da ISO 15118 nem sempre é um único parser de protocolos. A questão mais difícil é saber se todo o ecossistema consegue trabalhar em conjunto. Veículos, carregadores, sistemas de backend, serviços de certificação e operadores precisam se coordenar antes que os usuários possam ter uma experiência consistente de Plug & Charge.
O que os operadores devem verificar antes de implantar a ISO 15118
Muitos artigos explicam o que é a ISO 15118 ou como funciona o Plug & Charge. Para as equipes que se preparam para implantar infraestrutura de carregamento, a pergunta mais prática é se o sistema está pronto para funcionar de fato.
Primeiro, verifique se o equipamento de carregamento realmente suporta a versão do padrão ISO 15118. O suporte às funcionalidades ISO 15118-2, ISO 15118-20, Plug & Charge e V2G não são a mesma coisa. Durante a aquisição, os operadores devem verificar a versão do protocolo suportado, o âmbito de certificação, a capacidade do firmware e o caminho de atualização.
Em segundo lugar, verifique se o backend do CSMS consegue lidar com certificados e fluxos de trabalho de transação. O Plug & Charge não é apenas um contato físico entre o veículo e o carregador; o backend também deve participar da autorização, gestão de certificados, registros de transações, associação de faturamento e gerenciamento de exceções.
Em terceiro lugar, verifique se os serviços de certificação e as redes de parceiros estão prontos. O Plug & Charge depende de uma infraestrutura de certificados confiável. Isso se torna especialmente complexo em relação a marcas de veículos, prestadores de serviços de mobilidade e redes de carregamento. Se a cadeia de certificados e as relações com os prestadores de serviços não estiverem preparadas, o usuário ainda poderá recorrer à autorização por aplicativo ou RFID.
Em quarto lugar, verifique o modelo de operação do local. Os locais de carregamento público, os depósitos de veículos, os estacionamentos comerciais, os locais de carregamento em destinos específicos e os locais de carregamento para veículos pesados não necessitam todos da norma ISO 15118 da mesma forma. Os locais públicos podem dar mais importância ao Plug & Charge e à conveniência de pagamento. As frotas podem dar mais importância ao carregamento inteligente e ao gerenciamento de carga. Os futuros projetos de energia devem considerar o V2G, a medição e a liquidação ainda mais precocemente.
Em quinto lugar, verifique a capacidade de manutenção e solução de problemas. A ISO 15118 acrescenta capacidade de sistema, mas também aumenta a complexidade do diagnóstico. Quando a autenticação falha, um certificado expira, a compatibilidade do veículo não é consistente ou a autorização no backend não é concluída, a equipe de operações precisa saber onde o problema está ocorrendo.
Essa etapa é facilmente subestimada, mas afeta diretamente a disponibilidade e os custos de suporte. Para redes comerciais de carregamento, o suporte ao protocolo é apenas o ponto de partida. A operação estável é o que determina o valor a longo prazo.
A ISO 15118 é obrigatória?
A ISO 15118 não é obrigatória para todos os casos de carregamento de veículos elétricos. Muitos carregadores ainda podem funcionar sem a ISO 15118, utilizando autorização baseada em aplicativo, cartões RFID, terminais de pagamento ou autorização por meio do OCPP.
No entanto, a ISO 15118 está se tornando mais importante em vários mercados, programas de financiamento público, requisitos dos fabricantes de veículos e redes de carregamento premium. Quando um projeto exige Plug & Charge, comunicação avançada do CCS, negociação inteligente de carregamento ou suporte futuro ao V2G, a ISO 15118 pode se tornar um requisito fundamental.
Em outras palavras, talvez não seja obrigatório que todos os carregadores o façam por lei, mas pode se tornar um requisito prático para certos casos comerciais.
Para redes públicas de carregamento rápido, a norma ISO 15118 pode melhorar a experiência do usuário e aumentar a compatibilidade com mais modelos de veículos elétricos. Para frotas e locais de carregamento comerciais, ela pode suportar estratégias de carregamento mais precisas ao longo do tempo. Para aplicações simples de carregamento CA que não exigem Plug & Charge, a prioridade a curto prazo pode ser menor.
A regulamentação também está seguindo nessa direção. Na Europa, a AFIR está promovendo a implantação de infraestrutura de carregamento digitalmente conectada, inteligente e interoperável. Nos Estados Unidos, os requisitos do NEVI e a Parte 680 do CFR 23 também aumentaram as expectativas em relação à confiabilidade, interoperabilidade e padrões de comunicação abertos na infraestrutura de carregamento financiada pelo governo federal.
Isso significa que os operadores não devem apenas perguntar se a ISO 15118 é estritamente obrigatória. A pergunta mais adequada é se o mercado-alvo, as necessidades dos clientes, as necessidades de compatibilidade do veículo, as capacidades de backend e os planos de atualização futuros tornam isso comercialmente necessário.
Qual versão da ISO 15118 oferece o melhor valor econômico?
A versão mais econômica da ISO 15118 depende do objetivo comercial.
Se o objetivo imediato for Plug & Charge, uma experiência de carregamento pública melhor e um caminho de implantação mais maduro, a ISO 15118-2 geralmente é a opção mais prática. Ela já é utilizada em muitos casos de Plug & Charge e o ecossistema é mais fácil de avaliar.
Se o projeto incluir V2G, V2H, transferência de energia bidirecional ou gerenciamento de energia mais avançado, a ISO 15118-20 tem um valor mais significativo a longo prazo. Ela foi projetada para atender aos requisitos da segunda geração de rede e camada de aplicação e pode suportar casos de uso de carregamento inteligente e carregamento bidirecional mais complexos.
No entanto, o valor a longo prazo não é o mesmo que o retorno a curto prazo. As implantações com base na norma ISO 15118-20 podem exigir hardware mais capaz, suporte para veículos, atualizações de sistemas backend, regras de rede, medição e capacidade de liquidação. Se essas condições não estiverem preparadas, investir precocemente pode aumentar os custos sem gerar receita imediata.
Para a maioria dos operadores de carregamento, uma abordagem gradual é mais prática.
Se o site atender principalmente a usuários de veículos elétricos de passageiros e de carregamento público, a norma ISO 15118-2, com capacidade de carregamento Plug & Charge, pode oferecer o maior valor a curto prazo.
Se o site atender a frotas, projetos de gestão energética, campus comerciais ou futuros programas de carregamento bidirecional, faz sentido considerar uma atualização para a norma ISO 15118-20 ao adquirir novos equipamentos.
Se o site for uma aplicação básica de cobrança, onde os usuários dependem principalmente de um aplicativo, cartão RFID ou autorização de conta fixa, pagar mais por uma capacidade completa da ISO 15118-20 pode não ser necessário no curto prazo.
A opção mais econômica nem sempre é a versão mais recente. É a versão que combina com o hardware do carregador, a base do veículo, o sistema de backend e o modelo de negócio.
Os usuários domésticos devem se preocupar com o fato de um carregador de veículos elétricos (EVSE) suportar a norma ISO 15118?
A maioria dos usuários domésticos não precisa estudar em detalhes a ISO 15118. Para uma configuração básica de carregamento doméstico, as considerações mais importantes geralmente são a potência de carregamento, a compatibilidade do conector, o custo de instalação, a certificação de segurança e se o carregador funciona bem com o veículo.
Com isso, a norma ISO 15118 poderá se tornar mais relevante para o carregamento doméstico com o passar do tempo, especialmente em mercados que estão se orientando para carregamento inteligente e serviços de energia bidirecionais.
Para os usuários europeus, vale a pena prestar atenção aos requisitos relacionados à AFIR e às regras de implementação nacionais à medida que o mercado avança para infraestruturas de carregamento digitalmente conectadas e inteligentes. Se um proprietário de imóvel espera utilizar V2H, V2G, tarifas dinâmicas ou gestão energética mais avançada no futuro, escolher equipamentos com uma clara trajetória de atualização conforme a norma ISO 15118-20 pode ser uma decisão mais preparada para o futuro.
Para muitos proprietários de imóveis hoje, a ISO 15118 não é o primeiro fator a considerar ao comprar um produto. No entanto, para usuários que desejam uma flexibilidade a longo prazo, ela está se tornando uma característica que vale a pena verificar antes da compra.
A realidade atual da implementação
A direção técnica da ISO 15118 é clara, mas a implantação no mercado ainda é desigual.
O Plug & Charge já foi implementado em alguns modelos de veículos elétricos e em redes de carregamento. No entanto, a experiência ainda varia de região, marca de veículo, operadora de carregamento, fornecedor de backend e ecossistema de certificados.
O carregamento inteligente está se tornando mais amplamente adotado, especialmente em aplicações de carregamento de frotas, locais comerciais e gerenciamento de energia. As operadoras querem usar o gerenciamento de carga, tarifas por hora de uso e controle de back-end para reduzir os custos com eletricidade e melhorar a utilização dos locais.
O V2G ainda está em um estágio comercial inicial. A ISO 15118-20 fornece uma base de comunicação importante, mas o amplo uso também depende de custos mais baixos em hardware, regras claras da rede elétrica, apoio da indústria automotiva e modelos de negócios sustentáveis.
Por enquanto, o valor mais prático da ISO 15118 ainda se concentra no Plug & Charge, na comunicação segura, na negociação inteligente de carregamento e na preparação para futuras expansões.
FAQs da ISO 15118
Os usuários domésticos precisam considerar se o sistema de carregamento de veículos elétricos (EVSE) suporta a norma ISO 15118?
Para a maioria dos usuários domésticos, isso não é a primeira prioridade hoje. A carga básica doméstica pode funcionar sem o ISO 15118. No entanto, os usuários em mercados como a UE devem acompanhar as atualizações regulatórias e as regras de implementação nacionais, especialmente se estiverem planejando sistemas de carregamento inteligente, V2H ou V2G no futuro.
O facto de a ISO 15118 ter suporte significa que o Plug & Charge sempre funcionará?
Não. O Plug & Charge exige suporte do veículo, do carregador, da rede de carregamento, do sistema de back-end, do serviço de certificação e do prestador de serviços. Se alguma parte da cadeia estiver faltando, o usuário ainda poderá precisar de um aplicativo, de um cartão RFID ou de outro método de autorização.
A ISO 15118-2 substituirá a ISO 15118-2?
A ISO 15118-20 é mais recente e suporta cenários de carregamento inteligente e de carregamento bidirecional mais avançados. No entanto, a ISO 15118-2 ainda é amplamente relevante, especialmente para os sistemas Plug & Charge existentes. Nos próximos anos, ambos continuarão a existir no mercado.
Não. A capacidade de utilização em rede V2G pode apenas significar que o carregador ou o sistema possuem alguma preparação de hardware ou protocolo. A operação real de V2G também requer suporte do veículo, hardware de carregamento bidirecional, regras da rede, medição, regulação e mecanismos de liquidação.
A ISO 15118 é importante para os condutores de veículos elétricos comuns?
Os condutores não precisam entender os detalhes do protocolo, mas podem se beneficiar dele. Se tanto o veículo quanto a rede de carregamento suportarem o Plug & Charge, os usuários poderão evitar etapas adicionais de pagamento por aplicativos, cartões ou manualmente. No futuro, o ISO 15118-20 também poderá ajudar os veículos a participar de serviços de energia mais avançados.
A ISO 15118 é uma das principais normas que estão transformando a carga elétrica de veículos elétricos de um sistema de fornecimento básico de energia para um sistema automatizado de autenticação, negociação inteligente, liquidação segura e operação consciente da rede elétrica.
Para os motoristas, o benefício mais visível é o Plug & Charge. Para operadores de carregamento, fabricantes de EVSE, montadoras de automóveis e plataformas de energia, a ISO 15118 é uma capacidade de infraestrutura de longo prazo. Isso afeta a interoperabilidade, segurança, operações e prontidão futura para V2G.
Ao planejar produtos de carregamento, redes de carregamento ou sistemas de gestão energética de frotas, a ISO 15118 não deve ser vista apenas como mais uma caixa de verificação técnica. Ela deve ser avaliada juntamente com OCPP, CSMS, infraestrutura de certificação, carregamento inteligente, gestão de carga e serviços de energia futuros.
Referências:
Página oficial da ISO ISO 15118-20:2022: https://www.iso.org/standard/77845.html
Site oficial da Open Charge Alliance OCPP: https://openchargealliance.org/protocols/open-charge-point-protocol/
Página da Wikipédia no ISO 15118: https://en.wikipedia.org/wiki/ISO_15118
O relatório do The Verge sobre o Plug and Charge universal: https://www.theverge.com/2024/12/4/24312002/ev-plug-and-charge-universal-protocol-sae-pki-roaming
Xinya Dongfang Electricity Technology Co., Ltd.
