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Shaping E-Mobility
Smarte Lösungen für die elektrifizierte Welt
Innovative Lösungen sind zunehmend verfügbar, um der Elektromobilität den Weg in den Massenmarkt zu ebnen. Bei Ladesystemen für Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen gemäß ISO 15118, DIN SPEC 70121, SAE J2847/2 spricht man von intelligentem Laden bzw. Smart Charging. Vector unterstützt Entwickler von Ladesteuergeräten im Auto, Ladesäulen und induktiven Ladesystemen mit umfangreichen Testsystemen und maßgeschneiderter Steuergeräte-Software.
Vertiefen Sie Ihr Know-How zur Ladekommunikation
Bestellen Sie jetzt das Vector Electric Vehicle Chart. Das übersichtliche Poster im DIN A1-Format zeigt wichtige technische Details zur Ladekommunikation. Diese einzigartige Übersicht in englischer Sprache zeigt unter anderem folgende Themen:
- Anwendungsfälle für elektrisches Laden
- Lade-Methoden
- Schnittstellen
- Standards und Protokolle
Ladearten
Für das Laden von Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeugen stehen drei Ladearten zur Auswahl:
- Wechselstrom (AC)
- Gleichstrom (DC)
- Induktion
Die Batterie im Fahrzeug wird immer mit Gleichstrom (DC) geladen. Dies hat zur Folge dass die Ladesysteme (Ladeinfrastruktur und Fahrzeugelektronik) unterschiedlich aufgebaut sein müssen. Beim AC- und Induktivladen wird im Fahrzeug ein AC\DC-Wandler benötigt. Beim DC-Laden ist dieser Wandler dagegen in der Ladesäule verbaut, d.h. die Ladesäule ist quasi direkt mit der Batterie verbunden. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug beim DC-Laden der Ladesäule immer mitteilen muss, wie groß der aktuelle Leistungsbedarf ist. Daraus ergibt sich, dass DC-Ladesysteme zwingend mit einer Kommunikationseinheit zwischen Fahrzeug und Ladesäule ausgestattet sein müssen. Hierfür gibt es mit der ISO 15118, DIN SPEC 70121, SAE J2847/2, GB/T 27930 und CHAdeMO nationale und internationale Normen bezüglich physikalischem Kommunikationsmedium und detailliertem Botschaftsablauf.
ISO 15118
Die ISO 15118 beschreibt als einzige Norm die Möglichkeit des AC-Ladens, sowie einer auf Zertifikaten basierenden Authentifizierung und eines automatischen, über TLS gesicherten Bezahlvorgangs. Dieser Mechanismus wird in der Norm als Plug’n Charge (PnC) bezeichnet.
Die Induktivladesysteme arbeiten prinzipbedingt mit Wechselstrom. Eine einfache Leistungsbegrenzung durch die Fahrzeugseite ist nicht möglich, so dass hier ebenfalls eine Kommunikation zwischen Fahrzeug (Sekundärseite) und Bodenplatte (Primärseite) notwendig ist. Diese wird zurzeit ebenfalls in der ISO 15118 spezifiziert.
FACHARTIKEL
Lesen Sie mehr über die kommende ISO-Norm 15118-20, die sich mit Smart Charging beschäftigt. Neben dem kabelgebundenen Laden definiert die Norm weitere Energietransfer-Modi. Dazu gehören der Bidirectional-Power-Transfer (BPT), Wireless-Power-Transfer (WPT) sowie Automatic-Connection-Device-Pantograph (ACDP).
Smart Charging
Bei Ladesystemen für Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen gemäß ISO 15118, DIN SPEC 70121, SAE J2847/2 spricht man von intelligentem Laden bzw. Smart Charging. Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation erfolgt
- als Powerline-Kommunikation über den Control Pilot Pin in Form eines PWM-Signals und eines digitalen Signals nach HomePlug-GreenPhy-Standard, oder
- drahtlos beim induktiven Laden.
Die Vector Lösungen für Smart Charging
Vector unterstützt Entwickler von Ladesteuergeräten im Auto, Ladesäulen und induktiven Ladesystemen mit umfangreichen Testsystemen und maßgeschneiderter Steuergeräte-Software. Damit entwickeln Sie Ihre Software schnell und kosteneffizient.
Testen von Steuergeräten
Mit der Vector Testlösung für Smart Charging testen Sie Onboard Charger ohne eine reale Ladesäule betreiben zu müssen. Für den Test wird das Ladesäulenverhalten in weiten Bereichen simuliert und kann variiert werden.
Durch systemweit einheitliche Zeitstempel setzt das Testsystem sowohl Ladekommunikation als auch Buskommunikation und I/O-Ereignisse in einen präzisen zeitlichen Zusammenhang.
Sie möchten On-Board-Ladesteuergeräte schnell und einfach testen?
Für die typischerweise anfallenden Testaufgaben erhalten Sie folgende Produkte von Vector:
vTESTstudio ist ein Autorenwerkzeug für das Test-Design und bietet:
- Test-Programmierung (CAPL, C#)
- Tabellenorientiertes Test-Design
- Grafisches Test-Design
- Definition von Parametern und Kurvenverläufen beliebiger Signale, Einstellwerte und ähnlicher Objekte
CANoe .Ethernet ist das ideale Entwicklungs- und Testwerkzeug bei der Entwicklung von Steuergeräten und Ladesäulen für das Smart Charging:
- Testerstellung und -ausführung
- Simuliert Zustandsmaschine und Umgebung mit Hilfe einer SCC DLL (Intelligentes Laden nach ISO 15118)
- Weitreichende Analyse-, Mess- und Logging-Funktionen
- Unterstützt die Restbussimulation
- Steuerung weiterer Systemkomponenten, z.B. Spannungsversorgung
Beim Testen der Ladekommunikation unterstützt Sie das VT System z.B. durch
- den Zugriff auf Control Pilot Signal (input und output) und Proximity Pilot Signal
- die Simulation zusätzlicher Sensoren und Aktuatoren des Steuergeräts
- eine zusätzliche Ansteuerung von externer Messmimik (Stromversorgung, elektronische Lasten)
Konformitäts- und Interoperabilitätstests für Ladestandards
Das CANoe Test Package EV ist eine Bibliothek leistungsfähiger Testfälle. Damit können Sie Konformität und Interoperabilität von E-Fahrzeugen (EV) innerhalb der internationalen Ladestandards CCS und GB/T testen. CANoe Test Package deckt die relevanten Testszenarien ab, ist zu jedem Zeitpunkt up-to-date und ist übersichtlich aufgebaut.
- Komfortables Selektieren und Ausführen von Testfällen
- Automatische Testausführung und Reporterstellung
- Schnelles Generieren einer lauffähigen Testumgebung
- Einfach erweiterbare Testfälle für individuelle Tests
- Offenheit für das Anbinden zusätzlicher Testhardware
Testen von Ladesäulen
Mit der Vector Testlösung für Smart Charging testen Sie Ladesäulen ohne ein reales Ladesteuergerät betreiben zu müssen. Für den Test wird das Verhalten des Steuergerätes in weiten Bereichen simuliert und kann variiert werden.
Für das Testen von Ladesäulen erhalten Sie folgende Produkte von Vector, die den Testaufbau vereinfachen:
vTESTstudio ist ein Autorenwerkzeug für das Test-Design und bietet:
- Test-Programmierung (CAPL, C#)
- Tabellenorientiertes Test-Design
- Grafisches Test-Design
- Definition von Parametern und Kurvenverläufen beliebiger Signale, Einstellwerte und ähnlicher Objekte
CANoe.Ethernet ist das ideale Entwicklungs- und Testwerkzeug bei der Entwicklung von Steuergeräten und Ladesäulen für das Smart Charging:
- Testerstellung und -ausführung
- Simuliert Zustandsmaschine und Umgebung mit Hilfe einer SCC DLL (Intelligentes Laden nach ISO 15118)
- Weitreichende Analyse-, Mess- und Logging-Funktionen
- Unterstützt die Restbussimulation
- Steuerung weiterer Systemkomponenten, z.B. elektrische Lasten
Beim Testen der Ladekommunikation unterstützt Sie das VT System z.B. durch
- den Zugriff auf Control Pilot Signal (input und output) und Proximity Pilot Signal
- die Simulation zusätzlicher Sensoren und Aktuatoren des Steuergeräts
- eine zusätzliche Ansteuerung von externer Messmimik (Stromversorgung, elektronische Lasten)
E-Mobility-Messsystem
Vector und CSM haben gemeinsam eine sehr leistungsstarke und flexible E-Mobilitäts-Messlösung entwickelt. Ihre Vorteile:
- Schnelle, mehrkanalige Messungen in Hochspannungskabeln und -komponenten
- Effiziente Unterstützung im Labor, am Prüfstand, bei Testfahrten und bei Dauertests
- Bequeme Aufzeichnung physikalischer Werte, interner Steuergerätesignale sowie über den Fahrzeugbus gesendeter Signale mit dem Werkzeug vMeasure exp
- Online-Berechnung aller relevanten Parameter wie Ladesystemwirkungsgrad, Energieverbrauch des Fahrzeugs, Wirkungsgrad von Antriebsstrang und Umrichter, mechanische Achsleistung, Motorleistung und -wirkungsgrad, Bordnetz-Welligkeit und Abschirmströme von Hochspannungskabeln
Weitere Informationen über den eMobilityAnalyzer und vMeasure exp.
Steuergeräte-Software
Für die schnelle Entwicklung von Ladesteuergeräten erhalten Sie von Vector den Software-Stack MICROSAR.CHARGE. Darin ist der gesamte Protokollablauf des Smart Charging nach ISO 15118, DIN SPEC 70121 und SAE J2847/2 inklusive Ansteuerung der Powerline-Transceiver bereits enthalten.
MICROSAR.CHARGE unterstützt zudem die Standards GB/T 27930 und CHAdeMO für China und Japan. Diese spezifizieren das DC-Laden und basieren auf einer Kommunikation über CAN.
Mit MICROSAR.CHARGE erhalten Sie von Vector Embedded-Softwaremodule, die den fahrzeugseitigen Kommunikationsablauf für Smart Charging abdecken.
Die MICROSAR.CHARGE Basissoftware fügt sich nahtlos in bestehende AUTOSAR-Architekturen ein und ist bei mehreren OEMs im Serieneinsatz. Sie kann ebenfalls mit bestehenden OEM-spezifischen Softwarearchitekturen eingesetzt werden.
Die auf Ethernet basierte Kommunikation wird gemäß ISO 15118, DIN SPEC 70121 und SAE J2847/2 unterstützt. Diese Standards sind in Nordamerika und Europa gängig. Für alle Fahrzeughersteller wird AC- und DC-Laden mit den Profilen EIM (External Identification Means) und PnC (Plug ‘n Charge) inklusive SLAC (Signal Level Attenuation Characterization) unterstützt. Darüber hinaus lassen sich Value Added Services (VAS) zum Beispiel über HTTP und DNS anbinden oder OEM-spezifische Funktionen realisieren. Dies könnte etwa eine parallel ablaufende, proprietäre Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule sein, um zusätzliche Informationen auszutauschen.
Neben den CCS-bezogenen Standards unterstützt Vector auch die für China und Japan geltenden Standards GB/T 27930 und CHAdeMO. Diese spezifizieren das DC-Laden und basieren auf einer Kommunikation über CAN. AC-Laden wird hier ausschließlich über ein PWM-Signal gesteuert.
Software-Bibliotheken für Ladestationen
vSECClib umfasst verschiedene Quellcode-Bibliotheken für eine schnelle Entwicklung der Kommunikationsschnittstellen von Ladestations-Controllern. Die Software-Komponenten übernehmen bereits die Fahrzeug-, Back-End- und bald auch die Power-Electronics-Kommunikation intelligenter AC- und DC- Ladestationen. Alle Bibliotheken lassen sich einzeln in das Steuergerät integrieren und sorgen für nachhaltige Ladestandardkonformität.
Steuergeräte für Ladestationen
vSECC und vSECC.single sind universelle Steuergeräte für intelligente Wallboxen und Schnellladestationen. Die Controller dienen als Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Elektrofahrzeug, dem Lade- und Lastmanagement-System und der Leistungselektronik. Mit vSECC können zwei Ladepunkte unterschiedlicher Standards gleichzeitig gesteuert werden, ideal für Schnellladestationen. vSECC.single ist besonders für Einzelladepunkte und Wallboxen geeignet und als Aufsteckplatine oder im Hutschienengehäuse erhältlich.
Lade- und Lastmanagement-Software
vCharM vereinfacht die Verwaltung und Leistungsregelung von Ladeinfrastruktur. In die herstellerunabhängige Software lassen sich zahlreiche Ladepunkte integrieren und Ladevorgänge autorisieren, planen und zu überwachen. Dank dynamischem Lastmanagement können kostenintensive Lastspitzen vermieden und mehr Ladestationen bei bestehendem Anschluss installiert werden. Ideal für Flotten-Depots oder Privat- und Gewerbeimmobilien mit Ladeangebot für Mitarbeiter, Anwohner oder Kunden.