Smart Charging

Das Laden von Elektroautos kann so einfach sein: Autos, die mit Strom fahren, pusten keine schädlichen Abgase in die Luft. Vor allem unsere Innenstädte profitieren davon. Und wenn die Batterie leergefahren ist, wird sie einfach an einem der mehr als 20.500 bundesweit verfügbaren Ladeplätze aufgeladen. Doch ganz so einfach ist es leider nicht. Um Strom zu bekommen, muss sich der Fahrer entweder per App auf seinem Smartphone an der Ladestation anmelden oder mit einer Chip- oder Magnetkarte identifizieren. Da die Stromtankstellen von verschiedenen Versorgern betrieben werden, besitzen viele E-Autofahrer ein ganzes Bündel an Karten für die Ladestationen. Genau genommen ist ISO 15118  keine Technik, sondern ein Standard. Er ermöglicht es, dass die Ladestation auch ohne Karte oder App des Benutzers mit dem E-Auto kommuniziert. Dabei werden über das Ladekabel verschiedene Daten ausgetauscht. Dazu gehören:

+ Welche Batterie geladen wird
+ Wann die Batterie geladen sein muss
+ Ladezustand der Batterie
+ Daten des Stromliefervertrages

Das Ladesteuergerät des E-Autos teilt dazu dem Ladepunkt mit, wieviel Energie der Akku zu welchem Zeitpunkt benötigt. Ein Ladepunkt gemäss gemäss ISO 15118, DIN SPEC 70121, SAE J2847/2 erkennt auch, wann regenerativ erzeugter Strom vorhanden ist, und lädt den Akku erst dann. Vorteil: Die Batterie wird nicht zwangsläufig sofort mit dem maximalen Ladestrom aufgeladen. Das sorgt für Flexibilität im Stromnetz und schont den Akku. Dieser Mechanismus wird in der Norm als Plug’n Charge (PnC) bezeichnet. Neben dem höheren Komfort sprechen auch Sicherheitsaspekte für ISO 15118. Die digitale Kommunikation zwischen E-Auto und Ladesäule erfolgt verschlüsselt durch das Transport-Layer-Securtity-Protokoll (TLS). TLS ist eine 128-Bit-Verschlüsselung, die auch beim Versand von E-Mails eingesetzt wird und eine auf Zertifikaten basierende Authentifizierung voraussetzt. Dabei funktionieren sowohl die sichere Authentifizierung und Autorisierung des Fahrzeugs als auch die intelligente Ladesteuerung vollautomatisch. Um die vollen Vorteile der ISO 15118 zu nutzen, muss dein E-Auto mit der Ladestation kommunizieren können. Dazu sind die oben bereits erwähnten Zertifikate notwendig. Erst wenn die Verbindung zwischen Ladesäule und Fahrzeug steht und alle Daten erfolgreich geprüft wurden, beginnt der Ladeprozess. Dagegen lassen sich Kundenkarten leicht auslesen und sogar kopieren.

Batterien von E-Autos, die über ISO 15118 kommunizieren, lassen sich auch zur Stabilisierung des Stromnetzes nutzen. Sie können überschüssigen regenerativ produzierten Strom aufnehmen und ihn in Zeiten, in denen viel Strom verbraucht wird, wieder ins Stromnetz einspeisen. Der Fahrzeug-Akku dient dann als Pufferspeicher, mit dem sich sogar Geld verdienen lässt: die Energieversorger bezahlen für diese Entlastung des Netzes, die Abrechnung erfolgt auch hier dank ISO 15118 automatisch. Beim sog. bidirektionalen Laden wird so Strom aus der Traktionsbatterie des Autos in das Stromnetz zurückgespeist. Was die Kommunikation betrifft, so setzt ISO 15118 auf Powerline (PLC) und einen TCP/IP-Protokollstack mit dem IP- und dem TCP-Protokoll, alternativ mit dem User Datagram Protocol (UDP). Der weitere wichtige Punkt ist die Intelligenz, die der Ladesäule eingehaucht wird. Die Ladestation agiert als Server und reagiert somit auf Nachrichten des E-Autos. Über ein Ladesteuergerät teilt es mit, wieviel Energie die Batterie benötigt und wann sie benötigt wird. Das Auto muss nicht mehr sofort mit voller Leistung laden. Was im Moment noch Standard ist. Bei der Kommunikation setzt ISO 15118 für Lademodus 3 und 4 deshalb auf Powerline (PLC) und einen TCP/IP-Protokollstack (V2G).