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    Ladestandards

    Um die Elektromobilität massentauglich zu machen, werden zunehmend innovative Lösungen angeboten. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei die Ladetechnik. In diesem Zusammenhang wird der Begriff Smart Charging für Ladesysteme von Elektro- oder Hybridfahrzeugen nach Normen wie ISO15118  und DIN SPEC 70121 verwendet.

     

    In diesem Know-How-Teil finden Sie die wichtigsten Informationen über Ladestandards. Verwenden Sie einen der Links, um direkt zur gewünschten Norm zu springen:

     

    Internationale StandardsNationale StandardsProtokolle
    Stecker, Steckdosen
    IEC 62196

    SAE J1772

    GB/T 20234

    CHAdeMO

     
    Onboard-Ladegeräte, Ladestationen (EVSE)
    IEC 61851

    GB/T 18487

    GB/T 27930

     
    Wireless Power Transfer (WPT) Systeme
    IEC 61980SAE J2954 
    Kommunikation Elektrofahrzeug (EV) und Ladestation (EVSE)
    ISO 15118

    DIN SPEC 70121

    DIN SPEC 70122

    GB/T 27930

     
    Kommunikation Ladestation (EVSE) und Ladestationsmanagement­system (CSMS)
    IEC 63110  OCPP

    Vector Lösungen für Smart Charging

    Vector unterstützt Entwickler von On-Board-Ladesteuergeräten im Fahrzeug, Ladestationen und Induktionsladesystemen mit umfangreichen Testsystemen, Hardware und maßgeschneiderter Steuergerätesoftware. Dies hilft Ihnen schnell und kostengünstig zu entwickeln.

    IEC 62196

    Stecker, Steckdosen, Fahrzeuganschlüsse und Fahrzeugsteckdosen - Konduktives Laden von E-Fahrzeugen

    Die Ladenorm IEC 62196 definiert verschiedene Arten des konduktiven Ladens, je nachdem, wie die Energie an das Fahrzeug übertragen wird und welches Schutz- und Kommunikationsprotokoll verwendet werden kann.

     

    Modus 1

    > AC-Laden, geringer Strom (z. B. Mopeds), keine Kommunikation

    Modus 2

    > AC-Laden, für temporäre Lösungen, unter Verwendung einer ICCB (In Cable Control Box) an einer Standard-Haushaltssteckdose; Kommunikation unter Verwendung von Pulse Width Modulation (PWM)

    Modus 3

    > AC-Laden mit bis zu 63 A mit zusätzlichen Funktionen

    > Ladeleistung kann über High-Level-Kommunikation gesteuert werden

    Modus 4

    > DC- und AC-Laden mit High-Level-Kommunikation

    > Off-Board-Ladegerät ermöglicht sehr schnelle Ladegeschwindigkeiten beim DC-Laden

    IEC 61851

    Konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge

    IEC 61851 ist eine Norm für konduktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge, die die Eigenschaften und Betriebsbedingungen der Ladestation, die Spezifikation der Verbindung zwischen den Ladestationen und die Anforderungen an die elektrische Sicherheit der abdeckt.

     

    IEC 61851-1

    Allgemeine Anforderungen

    IEC 61851-23

    DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge

    IEC 61851-24

    Digitale Kommunikation zwischen einer DC-Ladestation und einem Elektrofahrzeug zur Steuerung der DC-Ladung

    IEC 61980

    Wireless Power Transfer (WPT) Systeme für Elektrofahrzeuge

    Die Norm ist relevant für die Spezifikation von Geräten für die drahtlose Übertragung von elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz zu E-Fahrzeugen. Dies schließt die Versorgung des wiederaufladbaren Energiespeichersystems (RESS für Rechargeable Energy Storage System) und/oder anderer elektrischer Systeme an Bord in einem betriebsbereiten Zustand ein, wenn sie mit dem Versorgungsnetz verbunden sind.

     

    ISO 15118

    Fahrzeug - Fahrzeug zu Netz Kommunikationsschnittstelle

    Die Norm definiert ein High-Level-Kommunikationsprotokoll für E-Fahrzeuge und Ladestationen zum Laden/Entladen der Hochspannungsbatterie des E-Fahrzeugs. Sie deckt Prozesse wie AC- und DC-Laden, Laden mit Stromabnehmern und drahtloses Laden ab. Die Fahrzeug-zu-Netz-Kommunikation ermöglicht eine Netzstabilisierung.

     

    ISO 15118-1 Allgemeine Informationen und Anwendungsdefinition
    ISO 15118-2 Anforderungen an Netzwerk- und Anwendungsprotokoll
    ISO 15118-3 Anforderungen an Physikalische- und Datenverbindungsschicht
    ISO 15118-4 Konformitätstests für Netzwerk- und Anwendungsprotokoll
    ISO 15118-5 Konformitätstests für Physikalische- und Datenübertragungsschicht
    ISO 15118-8 Anforderungen an Physikalische- und Datenübertragungsschicht für drahtlose Kommunikation
    ISO 15118-9 Konformitätstests für Physikalische- und Datenübertragungsschicht für drahtlose Kommunikation
    ISO 15118-20 Anforderung an Netzwerk- und Anwedungsprotokoll der 2. Generation (Draft International Standard (DIS), veröffentlicht 2019; erwartete Veröffentlichung Anfang 2022)

     

    IEC 63110

    Protokoll für das Management von Lade- und Entladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge

    Die Norm umfasst das Kommunikationsprotokoll für den Nachrichtenaustausch zwischen der Ladestation und der Backend-Schnittstelle. Dabei geht es um die allgemeinen Anforderungen für den Aufbau eines E-Mobility-Ökosystems und die Kommunikationsprozesse zwischen den verschiedenen E-Mobility-Akteuren, zum Beispiel auch den Datenaustausch mit dem Energieversorgungssystem.

     

    SAE J1772

    Konduktiver Ladestecker für Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge

    Diese Praxisempfehlung für Straßenfahrzeuge umfasst die allgemeinen physikalischen, elektrischen, funktionalen und leistungsbezogenen Anforderungen an das konduktive Laden. Die Norm enthält betriebliche und funktionale Anforderungen an den Fahrzeugsteckdose und den Stecker. Sie ist ein Vorläufer der ISO 15118. Es sind drei Aufladelevel definiert.

     

    Level 1

    Wechselstrom aus der in den USA gebräuchlichsten geerdeten Haushaltssteckdose (120-V-Steckdose)

    Level 2 Wechselstrom, 208-240 V, einphasig
    Level 3 Gleichstrom < 400 A and 240 kW

    SAE J2954

    Wireless Power Transfer für leichte Plug-in-/Elektrofahrzeuge und Interoperabilität

    SAE J2954 spezifiziert Kriterien für das Aufladen zu Hause (privat) und die öffentliche drahtlose Energieübertragung (WPT für Wireless Power Transfer) von Plug-in-Elektrofahrzeugen für leichte Nutzfahrzeuge sowie Anforderungen an Sicherheit, Leistung und Interoperabilität. Derzeit enthält das Dokument Richtlinien für unidirektionale Ladevorgänge, stationäre Anwendungen (Laden bei stehendem Fahrzeug), oberirdische (oberflächenmontierte) Installationen und empfohlene Methoden zur Bewertung elektromagnetischer Emissionen. Dynamische oder bidirektionale Anwendungen und Unterflurinstallationen können in Zukunft berücksichtigt werden.

     

    DIN SPEC 70121

    Digitale Kommunikation zwischen einer Ladestation und einem Elektrofahrzeug zur Steuerung der DC-Ladung im CCS

    Diese Norm definiert die Kommunikation zwischen einer DC-Ladestation und dem Elektrofahrzeug. Sie ist ein deutscher Vorgänger der ISO 15118-2. Diese Norm legt die Anforderungen an das Kommunikationsprotokoll für das DC-Laden und die Kommunikation mit dem Versorgungssystem fest.

    DIN SPEC 70122

    Konformitätstests für die digitale Kommunikation zwischen einer DC-Ladestation und einem Elektrofahrzeug zur Steuerung

    Die Norm spezifiziert Konformitätsprüfungen für die Kommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug in Bezug auf das Gleichstromladen, basierend auf DIN SPEC 70121.

    GB/T 18487.1

    Konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge

    Die Guobiao-Normen (GB) sind die nationalen chinesischen Normen, die von der Standardization Administration of China (SAC) veröffentlicht werden. GB/T 18487.1 enthält Anforderungen z.B. für Sicherheitsaspekte wie Stromschlag-, Überlast- und Kurzschlussschutz oder Not-Aus, aber auch für die Kommunikation und Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation. Darüber hinaus gibt es Spezifikationen für den Aufbau und die Leistungsanforderungen von Elektrofahrzeug-Steckersystemen und Ladestationen.

     

    GB/T 20234

    Anschluss-Set für konduktives Laden von Elektrofahrzeugen

    Mit der Norm GB/T 20234.2 werden AC-Typ-2-ähnliche Stecker mit einer anderen Steuersignalisierung spezifiziert. Die GB/T 20234.3 DC-Norm unterstützt Ladeleistungen bis zu 250 kW.

     

    GB/T 27930

    Kommunikationsprotokolle zwischen kabelgebundenem Off-Board-Ladegerät und Batteriemanagementsystem

    Die chinesische Norm GB/T 27930 ist für eine auf CAN-basierende (Control Area Network) Kommunikation zwischen Ladestationen und On-Board-Batteriemanagementsystemen (BMS) in Elektrofahrzeugen während des Ladevorgangs vorgesehen. Sie spezifiziert die physikalische Schicht, die Datenverbindung und die Anwendungsschicht der Kommunikation.

     

    CHAdeMO

    DC-Ladeprotokoll

    Protokoll für die DC-Ladekommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Ladegerät über CAN, mit bis zu 400 kW, was das Laden großer Nutzfahrzeuge wie LKW und Busse ermöglicht. Das Protokoll kann auch für Hochspannungsladungen bis zu 1 kV unter Verwendung von flüssigkeitsgekühlten Kabeln verwendet werden. Das Protokoll ist mit der Plug-and-Charge-Funktionalität kompatibel.

     

    In dem folgenden Video (Englisch) gibt Dominik Hussfeldt Vazquez einen Überblick über den japanischen Ladestandard und wie man ihn testet:

    • Die Kommunikation ist im Vergleich zu CCS einfach gehalten, wobei der Austausch von Batterieparametern und die Schnellladung im Vordergrund stehen und weniger der Komfort des Endverbrauchers.
    • Die Kurztest-Spezifikation für Ladestationen nach dem CHAdeMO-Standard kann auf verschiedene Kommunikationspunkte angewendet werden.

    • CHAdeMO 3.0 / ChaoJi-2 ist über einen Steckdosenadapter abwärtskompatibel zu den CHAdeMO 2.x Standards und erweitert diese um zusätzliche CAN-Signale.

    OCPP

    Open Charge Point Protocol (OCPP)

    Seit die Open Charge Alliance (OCA) das OCPP definiert hat, um Elektrofahrzeug-Netzwerke offen und zugänglich zu machen, ist OCPP zu einem Standardprotokoll geworden. Das Protokoll ermöglicht die Kommunikation zwischen Ladestationen und Lademanagementsystemen. Es wird von den meisten Anbietern von Ladestationen und Lademanagementsystemen verwendet. Derzeit ist OCPP 1.6J die am häufigsten verwendete Version. OCPP 2.0.1 ist die neueste Version und enthält zusätzliche Funktionen, wie verbesserte Sicherheit und Konfigurierbarkeit. Leider sind die Versionen nicht kompatibel. In Zukunft könnte OCPP durch die IEC 63110 ersetzt werden.

     

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    Die Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation wird in Low- und High-Level-Kommunikation sowie Value Added Services (VAS) unterteilt.