Что означает стандарт ISO 15118? Связь между протоколом ISO 15118 и зарядкой электромобилей

ИСО 15118 решает одну из важнейших коммуникационных проблем в сфере зарядки электромобилей: как автомобиль и Зарядная станция для электромобилей должны общаться друг с другом до, во время и в некоторых случаях после сеанса зарядки.

Прежде чем начнется зарядка, электромобиль и зарядное устройство должны обменяться информацией. Им может потребоваться идентифицировать автомобиль, подтвердить протокол связи, проверить возможности зарядки, установить безопасное соединение и передать ключевые данные в серверную систему.

Для обычных водителей электромобилей результат может быть более плавной работой Plug & Charge. Для операторов зарядных сетей, производителей зарядных станций (EVSE), поставщиков систем управления зарядными станциями (CSMS), автопроизводителей и операторов автопарков последствия гораздо шире. ISO 15118 влияет на безопасность, совместимость, управление интеллектуальной зарядкой и долгосрочный путь к V2G.

Краткое содержание

ISO 15118 — это стандарт связи, который позволяет электромобилю и зарядному оборудованию безопасно, автоматически и стандартизированно обмениваться информацией.

Самая заметная особенность — Plug & Charge. Когда водитель подключает автомобиль, транспортное средство может самостоятельно пройти аутентификацию и автоматически получить разрешение на зарядку, без сканирования QR-кода, прикосновения к RFID-карте или открытия приложения.

ISO 15118-20 расширяет стандарт для более совершенной интеллектуальной зарядки и двунаправленной передачи энергии, что делает его важной основой для V2G, V2H и будущих сценариев управления энергопотреблением.

Для операторов зарядных станций и производителей зарядных устройств проблема заключается не только в самом протоколе. Настоящая работа заключается в том, чтобы транспортное средство, зарядное устройство, серверная часть CSMS, система сертификации и поставщики услуг работали вместе.

При планировании сети зарядных устройств или продукта для зарядки электромобилей следует оценить стандарт ISO 15118 совместно с OCPP, PKI, интеллектуальной зарядкой, управлением нагрузкой и будущими возможностями V2G.

Что такое ISO 15118?

ISO 15118 — это семейство международных стандартов для интерфейса связи «транспортное средство-сеть». В практических приложениях зарядки электромобилей он определяет высокоуровневое взаимодействие между электромобилем и оборудованием для зарядки электромобилей.

EVSE расшифровывается как Electric Vehicle Supply Equipment (Оборудование для электроснабжения электромобилей). В большинстве коммерческих обсуждений это относится к зарядной станции, зарядному устройству или зарядному оборудованию, которое подает питание на автомобиль.

ISO 15118 — это не один документ. Это набор связанных стандартов. Наиболее часто обсуждаемые части включают ISO 15118-1, ISO 15118-2, ISO 15118-3 и ISO 15118-20.

• ISO 15118-1 определяет общие сценарии использования и терминологию.
• ISO 15118-2 определяет требования первого поколения к сетевому уровню и уровню приложений. Это важная основа для Plug & Charge.
• ISO 15118-3 охватывает требования к физическому уровню и канальному уровню, обычно связанные с коммуникацией HomePlug Green PHY.
• ISO 15118-20 определяет требования к сетевому уровню и уровню приложений второго поколения. Он поддерживает более продвинутую интеллектуальную зарядку и двунаправленную передачу мощности.

Простыми словами, ISO 15118 позволяет автомобилю и зарядному устройству делать больше, чем просто передавать электричество. Он предоставляет им структурированный, безопасный и подключенный к серверу способ обмена информацией.

Почему ISO 15118 важен для зарядки электромобилей

Традиционная зарядка электромобилей часто зависит от внешнего распознавания. Водителю может потребоваться открыть приложение, отсканировать QR-код, приложить RFID-карту или вручную начать сеанс зарядки через сетевую учетную запись.

Эти варианты работают, но они не всегда обеспечивают уровень удобства, который ожидают водители. Водитель может быть вынужден загрузить новое приложение, создать учетную запись, дождаться мобильного сигнала или устранить неполадки с оплатой, прежде чем начнется зарядка.

Для водителей это проблема удобства использования. Для операторов это влияет на удержание клиентов, процент успешных транзакций и нагрузку на службу поддержки.

В последние годы стандарт ISO 15118 также приобрел большее значение в программах государственного финансирования, сетях премиальной зарядки и регуляторных дискуссиях, касающихся интеллектуальной и интероперабельной зарядки. В Европе AFIR подталкивает зарядную инфраструктуру к цифровой связи и интеллектуальной эксплуатации. В Соединенных Штатах требования NEVI и 23 CFR Part 680 повысили ожидания в отношении надежности, интероперабельности и открытых стандартов связи в федерально финансируемой зарядной инфраструктуре.

ISO 15118 ценен тем, что позволяет самому автомобилю стать доверенным цифровым участником процесса зарядки. Электромобиль больше не просто получает энергию. Он может идентифицировать себя, передавать информацию о потребностях в зарядке и участвовать в более точном процессе зарядки.

Это имеет несколько практических следствий:

• Plug & Charge может сократить количество ручных операций. После подключения автомобиля аутентификация и авторизация могут происходить автоматически.
• Умная зарядка становится точнее. Автомобиль и зарядное устройство могут обмениваться информацией о состоянии батареи, ограничениях мощности, графиках зарядки и потребности в зарядке.
• Безопасность усилена. ISO 15118 использует зашифрованную связь и механизмы аутентификации на основе сертификатов для снижения рисков подмены личности и подделки транзакций.
• Будущее расширение становится проще. Зарядка автопарка, коммерческие зарядные станции и энергетические услуги V2G зависят от надежной связи между автомобилями и зарядным оборудованием.

С точки зрения оператора, ISO 15118 — это не только удобство для водителя. Это также может повлиять на доступность площадки, совместимость автомобилей, проектирование серверных систем и долгосрочное планирование инфраструктуры.

Как работает Plug & Charge

Plug & Charge — это функция ISO 15118, которую, скорее всего, заметят большинство водителей.

Без Plug & Charge водители обычно идентифицируют себя через приложение, QR-код, RFID-карту или платежную карту. Как только система подтвердит, что пользователь авторизован, начнется сеанс зарядки.

С Plug & Charge большая часть процесса аутентификации происходит автоматически между автомобилем и зарядной системой.

Транспортное средство хранит цифровой сертификат договора, связанный с соглашением об услугах зарядки. Когда транспортное средство подключается к зарядному устройству, совместимому с ISO 15118, оно устанавливает безопасное соединение с EVSE и предъявляет соответствующий сертификат. Затем зарядное устройство или серверная система проверяет сертификат и авторизует сессию.

С точки зрения водителя процесс прост: припарковаться, подключиться и начать зарядку.

С точки зрения системы, процесс зависит от координации между автомобилем, зарядным устройством, службой сертификации, зарядным сервером, платежной системой и поставщиком услуг. Если какое-либо звено в этой цепочке отсутствует, функция Plug & Charge может работать некорректно.

Вот почему Plug & Charge легко понять, но труднее последовательно внедрить. Автомобиль, поддерживающий ISO 15118, не будет автоматически работать с Plug & Charge на каждой зарядной станции. Также должны совпадать аппаратное обеспечение зарядного устройства, серверные системы, инфраструктура сертификатов и отношения с поставщиками услуг.

Как ISO 15118-20 относится к V2G

ISO 15118-20 является одной из наиболее важных частей семейства ISO 15118, поскольку она поддерживает более продвинутые интеллектуальные зарядные устройства и двунаправленную передачу энергии.

V2G расшифровывается как Vehicle-to-Grid (с англ. «автомобиль-в-сеть»). Это означает, что электромобиль может не только потреблять электроэнергию из сети, но и, при определенных условиях, отдавать энергию обратно в дом, здание, микросеть или общественную сеть.

С точки зрения энергетической системы, это привлекательно.

Когда электричество дешевеет, возобновляемая генерация обильна или нагрузка на сеть низкая, автомобили могут заряжаться. Когда сеть находится под давлением или цены на электричество выше, автомобили могут снизить зарядку или потенциально отдать энергию.

Если в будущем к сети будет подключено много электромобилей, они могут стать распределенными энергетическими ресурсами. Это имеет потенциальную ценность для балансировки сети, интеграции возобновляемой энергетики, коммерческого управления энергопотреблением и эксплуатации автопарков.

Однако важно оставаться практичным. ISO 15118-20 — это лишь одна основа связи для V2G. Реальное развертывание V2G также требует двунаправленного зарядного оборудования, поддержки аккумуляторной батареи и инвертора автомобиля, правил подключения к сети, учета, регулирования и механизмов расчетов.

Вот почему продукт с пометкой "V2G-ready" не обязательно означает, что водитель может немедленно продавать электроэнергию обратно в сеть. Во многих случаях это просто означает, что оборудование или система имеют некоторую техническую основу для будущего расширения.

Для операторов зарядных станций и производителей оборудования лучше рассматривать ISO 15118-20 как возможность долгосрочного развития. Не следует рассматривать ее как гарантию немедленного получения прибыли, если при этом не будет создана более широкая экосистема V2G.

ISO 15118 против OCPP: В чем разница?

ИСО 15118 и ОКПП are often mentioned together, but they handle different parts of the charging system.

ISO 15118 в основном используется для связи между электромобилем и зарядным устройством.

OCPP в основном используется для связи между зарядной станцией и серверной частью CSMS.

Другими словами, ISO 15118 отвечает на вопрос, как автомобиль и EVSE (оборудование для зарядки электромобилей) связываются. OCPP отвечает на вопрос, как EVSE и серверная платформа связываются.

В реальной системе зарядки оба часто работают вместе. Автомобиль использует ISO 15118 для согласования сессии зарядки с зарядным устройством. Затем зарядное устройство использует OCPP для связи с бэкендом для авторизации, записей транзакций, отчетов о состоянии, управления сертификатами и удаленного управления.

Для команд, занимающихся разработкой прошивок зарядных устройств, ISO 15118 является основной темой. Для команд платформы CSMS центральным протоколом обычно является OCPP. Для компаний, создающих комплексные решения для зарядки, необходимо учитывать оба протокола совместно.

OCPP 2.0.1 улучшила поддержку интеллектуальной зарядки, безопасности и рабочих процессов, связанных с сертификатами ISO 15118. OCPP 2.1 идет дальше, добавляя больше возможностей, связанных с распределенными энергетическими ресурсами и V2G, что делает ее более подходящей для будущих сценариев двунаправленной зарядки.

Read more about OCPP

Где безопасность ISO 15118 становится сложной

ISO 15118 не только повышает удобство зарядки. Он также повышает ожидания безопасности для систем зарядки электромобилей.

Суть Plug & Charge не в том, что водитель просто подключает кабель, и зарядка начинается. Автомобиль должен доказать с помощью цифрового сертификата, что у него есть действующий договор на оказание услуг зарядки. Затем система должна проверить, что сертификат является доверенным, договор действителен, и сеанс зарядки должен быть авторизован.

Этот механизм может снизить риск подмены транспортных средств, подмены зарядных устройств и вмешательства в транзакции.

Однако это также создает новые проблемы при развертывании. Операторы зарядных сетей должны управлять PKI, установкой сертификатов, их обновлением, отзывом, интерфейсами взаимодействия с сервером и отношениями доверия между поставщиками услуг.

С операционной точки зрения, трудная часть ISO 15118 — это часто не единый парсер протокола. Более сложный вопрос заключается в том, может ли вся экосистема работать вместе. Автомобили, зарядные устройства, серверные системы, сервисы сертификатов и операторы — все должны координироваться, прежде чем пользователи смогут получить стабильный опыт Plug & Charge.

Какие операторы должны проверить перед развертыванием ISO 15118

Многие статьи объясняют, что такое ISO 15118 или как работает Plug & Charge. Для команд, готовящихся к развертыванию зарядной инфраструктуры, более практичным вопросом является готовность системы к реальной эксплуатации.

Сначала проверьте, действительно ли зарядное оборудование поддерживает целевую версию ISO 15118. Поддержка ISO 15118-2, ISO 15118-20, Plug & Charge и возможностей V2G — это не одно и то же. При закупке операторы должны подтвердить поддерживаемую версию протокола, область сертификации, функциональность прошивки и возможность обновления.

Во-вторых, проверьте, может ли бэкенд CSMS обрабатывать сертификаты и рабочие процессы транзакций. Plug & Charge — это не просто рукопожатие между автомобилем и зарядным устройством. Бэкенд также должен участвовать в авторизации, управлении сертификатами, записях транзакций, ассоциации с выставлением счетов и обработке исключений.

В-третьих, проверьте готовность служб сертификации и партнерских сетей. Plug & Charge зависит от доверенной инфраструктуры сертификации. Это становится особенно сложным в отношениях между различными марками автомобилей, поставщиками услуг мобильности и сетями зарядки. Если цепочка сертификатов и отношения с поставщиками услуг не готовы, пользователю, возможно, придется вернуться к авторизации через приложение или RFID.

Четвертое, проверьте операционную модель сайта. Публичным быстрым зарядным станциям, парковкам для автопарков, коммерческим парковкам, местам зарядки в пунктах назначения и зарядным станциям для тяжелой техники не всем требуется ISO 15118 в одинаковой степени. Публичные сайты могут больше заботиться о Plug & Charge и удобстве оплаты. Автопарки могут больше заботиться об умной зарядке и управлении нагрузкой. Будущие энергетические проекты должны раньше учитывать V2G, учета и расчетов.

Пятое, проверьте возможности технического обслуживания и устранения неполадок. ISO 15118 добавляет системные возможности, но также увеличивает сложность диагностики. Когда аутентификация не удается, срок действия сертификата истекает, совместимость автомобиля непостоянна или время ожидания авторизации на стороне сервера истекает, операционная группа должна знать, где возникла проблема.

Этот шаг легко недооценить, но он напрямую влияет на время безотказной работы и затраты на поддержку. Для коммерческих зарядных сетей поддержка протоколов — это только начало. Стабильная работа — вот что определяет долгосрочную ценность.

Является ли ISO 15118 обязательным?

ISO 15118 не является обязательным для каждого сценария зарядки электромобилей. Многие зарядные устройства по-прежнему могут работать без ISO 15118, используя авторизацию через приложение, RFID-карты, платежные терминалы или серверную авторизацию через OCPP.

Однако ISO 15118 становится все более важным на нескольких рынках, в программах государственного финансирования, в требованиях автопроизводителей и в сетях зарядки премиум-класса. Когда проект требует Plug & Charge, расширенной связи CCS, переговоров по умной зарядке или поддержки V2G в будущем, ISO 15118 может стать ключевым требованием.

Иными словами, это может быть не обязательным для каждого зарядного устройства по закону, но может стать практическим требованием для входа в определенных бизнес-кейсах.

Для публичных сетей быстрой зарядки ISO 15118 может улучшить пользовательский опыт и повысить совместимость с большим количеством моделей электромобилей. Для автопарков и коммерческих зарядных станций это может обеспечить более точные стратегии зарядки в долгосрочной перспективе. Для простых приложений зарядки переменным током, которым не требуется Plug & Charge, приоритет на данный момент может быть ниже.

Регулирование также движется в этом направлении. В Европе AFIR подталкивает зарядную инфраструктуру к тому, чтобы она стала цифровой, умной и совместимой. В Соединенных Штатах требования NEVI и 23 CFR Part 680 также повысили ожидания в отношении надежности, совместимости и открытых стандартов связи для финансируемой федеральным правительством зарядной инфраструктуры.

Это означает, что операторам не следует спрашивать только о том, является ли ISO 15118 строго обязательным. Лучший вопрос заключается в том, делают ли целевой рынок, требования заказчика, потребности в совместимости транспортных средств, возможности серверной части и планы будущих обновлений его коммерчески необходимым.

Какая версия ISO 15118 предлагает наилучшее экономическое соотношение?

Наиболее экономичная версия ISO 15118 зависит от бизнес-цели.

Если непосредственной целью является Plug & Charge, улучшение качества общественного заряжания и более зрелый путь внедрения, то ISO 15118-2 часто является более практичным выбором. Он уже используется во многих сценариях Plug & Charge, и экосистему легче оценить.

Если проект включает V2G, V2H, двунаправленную передачу энергии или более продвинутое управление энергопотреблением, ISO 15118-20 имеет большую долгосрочную ценность. Он разработан для требований второго поколения сетевого и прикладного уровней и может поддерживать более сложные сценарии интеллектуальной и двунаправленной зарядки.

Однако долгосрочная ценность — это не то же самое, что краткосрочная отдача. Внедрение стандарта ISO 15118-20 может потребовать более совершенного оборудования, поддержки со стороны автомобилей, модернизации серверных систем, правил энергосети, учета и возможности расчетов. Если эти условия не будут выполнены, слишком ранние инвестиции могут увеличить расходы, не принося немедленного дохода.

Для большинства зарядных операторов более практичным является поэтапный подход.

Если сайт в основном обслуживает электромобили и пользователей общедоступных зарядных станций, то ISO 15118-2 с возможностью Plug & Charge может принести наибольшую пользу в ближайшей перспективе.

Если сайт обслуживает автопарки, проекты по управлению энергопотреблением, коммерческие кампусы или будущие программы двунаправленной зарядки, имеет смысл рассмотреть возможность обновления до ISO 15118-20 при покупке нового оборудования.

Если сайт представляет собой базовое зарядное приложение, где пользователи в основном полагаются на приложение, RFID-карту или авторизацию по фиксированной учетной записи, то дополнительная плата за полный функционал ISO 15118-20, возможно, не потребуется в краткосрочной перспективе.

Самый экономичный выбор — это не всегда последняя версия. Это версия, которая соответствует аппаратному обеспечению зарядного устройства, базе транспортного средства, серверной системе и бизнес-модели.

Должны ли домашние пользователи заботиться о том, поддерживает ли EVSE стандарт ISO 15118?

Большинству домашних пользователей нет необходимости глубоко изучать ISO 15118. Для базовой домашней зарядной установки наиболее важными факторами обычно являются мощность зарядки, совместимость разъемов, стоимость установки, сертификация безопасности и то, хорошо ли зарядное устройство работает с автомобилем.

Тем не менее, ISO 15118 может со временем стать более актуальной для домашнего зарядки, особенно на рынках, движущихся к интеллектуальной зарядке и двунаправленным энергетическим услугам.

Для европейских пользователей стоит обратить внимание на требования, связанные с AFIR, и национальные правила внедрения, поскольку рынок движется к инфраструктуре с цифровым подключением и умной зарядкой. Если домовладелец ожидает в будущем использовать V2H, V2G, динамические тарифы или более продвинутое управление энергопотреблением, выбор оборудования с четким путем обновления до ISO 15118-20 может быть более перспективным решением.

Для многих домовладельцев сегодня стандарт ISO 15118 не является основным фактором при покупке. Но для пользователей, которым нужна долгосрочная гибкость, это становится функцией, на которую стоит обратить внимание перед покупкой.

Текущая реальность развертывания

Техническое направление стандарта ISO 15118 понятно, но его внедрение на рынок пока неравномерно.

Plug & Charge уже внедрен в некоторых моделях электромобилей и зарядных сетях. Однако опыт использования до сих пор различается в зависимости от региона, марки автомобиля, оператора зарядки, поставщика серверного оборудования и экосистемы сертификатов.

Интеллектуальная зарядка получает всё более широкое распространение, особенно в области зарядки автопарков, на коммерческих объектах и в приложениях для управления энергопотреблением. Операторы хотят использовать управление нагрузкой, тарифы, зависящие от времени суток, и централизованное управление для снижения затрат на электроэнергию и повышения эффективности использования объектов.

V2G всё ещё находится на ранней стадии коммерциализации. ISO 15118-20 обеспечивает важную основу для коммуникации, но широкое внедрение также зависит от снижения затрат на оборудование, четких правил работы сети, поддержки со стороны автопроизводителей и устойчивых бизнес-моделей.

На данный момент наиболее практическая ценность ISO 15118 по-прежнему сосредоточена на Plug & Charge, безопасной связи, интеллектуальном согласовании зарядки и готовности к будущему расширению.

Часто задаваемые вопросы по ISO 15118

Нужно ли домашним пользователям учитывать, поддерживает ли EVSE протокол ISO 15118?

Для большинства домашних пользователей это сегодня не является приоритетом. Базовая домашняя зарядка может работать без ISO 15118. Однако пользователям на таких рынках, как ЕС, следует внимательно следить за обновлениями нормативных актов и национальными правилами внедрения, особенно если они планируют в будущем использовать интеллектуальную зарядку, V2H или V2G.

Поддерживает ли ISO 15118 технологию Plug & Charge, и будет ли она работать всегда?

Нет. Plug & Charge требует поддержки со стороны автомобиля, зарядного устройства, зарядной сети, серверной системы, службы сертификатов и поставщика услуг. Если отсутствует какой-либо компонент цепочки, пользователю все равно может потребоваться приложение, RFID-карта или другой метод авторизации.

Заменит ли ISO 15118-20 стандарт ISO 15118-2?

ISO 15118-20 новее и поддерживает более продвинутые сценарии умной зарядки и двунаправленной зарядки. Тем не менее, ISO 15118-2 по-прежнему очень актуален, особенно для существующих внедрений Plug & Charge. В ближайшем будущем оба стандарта будут продолжать сосуществовать на рынке.

Готовность к V2G означает, что пользователь может немедленно продавать электроэнергию обратно в сеть?

Нет. V2G-ready может означать лишь наличие некоторого аппаратного обеспечения или протоколов для зарядки. Реальная работа V2G также требует поддержки со стороны автомобиля, двунаправленного зарядного оборудования, правил сети, учета, регулирования и механизмов расчетов.

Важен ли стандарт ISO 15118 для обычных водителей электромобилей?

Водителям не нужно понимать детали протокола, но они могут получить от него преимущества. Если и автомобиль, и зарядная сеть поддерживают Plug & Charge, пользователи могут избежать дополнительных шагов, связанных с приложениями, картами или ручной оплатой. В будущем ISO 15118-20 может также помочь автомобилям участвовать в более продвинутых энергетических сервисах.

ISO 15118 — один из ключевых стандартов, который переводит зарядку электромобилей от базовой подачи энергии к автоматической аутентификации, интеллектуальным переговорам, безопасным расчетам и работе с учетом состояния сети.

Для водителей наиболее заметным преимуществом является Plug & Charge. Для операторов зарядных станций, производителей зарядного оборудования, автопроизводителей и энергетических платформ ISO 15118 является долгосрочной инфраструктурной возможностью. Это влияет на совместимость, безопасность, эксплуатацию и готовность к V2G в будущем.

При планировании зарядных продуктов, зарядных сетей или систем управления энергопотреблением парка транспортных средств, ISO 15118 не следует рассматривать просто как очередную техническую галочку. Его следует оценивать совместно с OCPP, CSMS, инфраструктурой сертификации, интеллектуальной зарядкой, управлением нагрузкой и будущими энергетическими сервисами.

Ссылки:

Страница официального документа ISO: ISO 15118-20:2022 https://www.iso.org/standard/77845.html

Официальный сайт Open Charge Alliance OCPP: https://openchargealliance.org/protocols/open-charge-point-protocol/

Страница Википедии ISO 15118: https://en.wikipedia.org/wiki/ISO_15118

The Verge сообщает о универсальной функции Plug and Charge: https://www.theverge.com/2024/12/4/24312002/ev-plug-and-charge-universal-protocol-sae-pki-roaming