Kommunikationstechnologie für E-Mobility-Ladeinfrastruktur
Ladelösungen für die Mobilitätswende
Auf dem Weg zur Klimaneutralität spielt die Energiewende eine wichtige Rolle. Der Straßenverkehr wird seinen Anteil tragen, indem Verbrenner durch Elektroantrieb auf Ökostrombasis ersetzt werden. Neben Antriebs- und Akkutechnologie sind Lademöglichkeiten der Erfolgsfaktor Nummer eins. Auf zahlreiche, zuverlässige und flexible Ladepunkte kommt es also an, um die E-Mobilität praxistauglich zu gestalten und die Zukunftsinfrastruktur für den Straßenverkehr zu ermöglichen.
Das ist mitnichten nur für Energieversorger, Netzanbieter und Automobilkonzerne relevant. Jedes Unternehmen mit Schnittstellen zur E-Mobilität sollte Veränderungen und Chancen erwarten und diese aktiv gestalten: Gut möglich, dass auch in Ihrem Umfeld Handlungsbedarf in den Bereichen Ladesäulenlösungen, Ladenetzbetrieb oder Flottenmanagement entsteht.
Ladeinfrastruktur in der Praxis
Die folgende, interaktive Darstellung veranschaulicht die einzelnen Prozesse eines Ladevorgangs:
Reservierung und Anfahrt
Über eine App kann ein Ladepunkt gesucht, reserviert und nach der Anfahrt aktiviert werden. Alternativ kommen Ladekarten im Kreditkartenformat zum Einsatz und auch die Bezahlung über ein Kreditkartenterminal ist inzwischen gesetzlich vorgeschrieben.
Ladekabel anbringen
Die Ladedose des Fahrzeugs wird mit dem Ladepunkt über das passende Ladekabel verbunden – in Europa handelt es sich um so genannte Typ-2- oder CSS-Stecker. Als Ladekunde müssen Sie das für Sie notwendige Kabel mitführen.
Ladevorgang starten
Der Ladevorgang beginnt bei vorheriger Buchung oft automatisch. In Einzelfällen muss der Start an der Ladesäule oder Ihrer App bestätigt werden.
Der Ladevorgang
Je nach Leistung des Ladepunktes kann der Vorgang bis zu mehreren Stunden dauern. Anders als bei Kraftstoffen ist es üblich, auch einmal nicht voll aufzuladen. Achtung: Nach Ablauf einer Toleranzzeit nach Abschluss der vollständigen Aufladung verlangen viele Anbieter Geld, wenn Sie die Ladesäule längere Zeit nicht freigeben.
Abschluss und Abrechnung
Während des Ladevorganges lassen sich die Stecker am Fahrzeug und der Säule nicht einfach entfernen. Sie müssen den Ladevorgang unter Autorisierung über Ihre Ladekarte oder die Smartphone-App beenden. Die Ladesäule bzw. Ihre App wird Ihnen die geladene Strommenge bestätigen. Konditionen und Zahlungsmodalitäten unterscheiden sich je nach Anbieter. Der Gesetzgeber sieht aktuell vor, dass Ladesäulen künftig auch Kreditkartenzahlungen unterstützen müssen.
Datenkommunikation
Für die Fahrzeugkommunikation kommt Powerline nach ISO15118-3 zum Einsatz, um die Ladeverbindung auch als Datenverbindung zu nutzen. Dazu kommt der Standard zur korrekten Auswahl von Lademodi nach IEC 61851. Zudem ist zu berücksichtigen, dass die Laststeuerung – insbesondere die Drosselung oder Abschaltung – künftig durch die Energieversorger möglicherweise steuerbar sein muss.
Sicherheit
In der Kommunikation zwischen Ladepunkt und Fahrzeug arbeiten technisch aufwändige Protokolle. Auch im Datenaustausch zwischen Ladepunkt und den jeweiligen Abrechnungssystemen kommen Lösungen zum Einsatz, die die Sicherheit für Nutzer und Anbieter gewährleisten: Sensorik für Umgebungsbedingungen, Schutz vor Manipulation und Vandalismus, Verschlüsselung für die Ladestände und Abrechnung, etc.
Grundlagen zu Ladelösungen
Hohe Verfügbarkeit
Wer laden muss, muss laden. So wie Zapfsäulen an einer Tankstelle nur sehr selten nicht funktionieren, sollte die Verfügbarkeit für Ladepunkte grundsätzlich hoch sein.
Sichere Kommunikation
Ob Reservierung, Freigabe, Laden oder Abrechnung: Der Gesamtvorgang muss durchgängig vor Manipulation oder Fehler im Prozess geschützt sein. Das ist für Anbieter und Nutzer elementar.
Störungsfreier Betrieb
Die einzelnen Prozessschritte zwischen Reservierung, Ladevorgang und Abrechnung müssen transparent und störungsfrei erfolgen.
Typische Anforderungen und Lösungsansätze für Ladelösungen
Sie bieten Ladesäulen als technische Komplettlösung an, die im privaten oder im öffentlichen Raum eingesetzt werden können. AC-Lösungen auf Wechselstrombasis liefern Ladeleistungen bis 22 kW, während DC-Lösungen mit Gleichstrom so genannte „Schnellladesäulen“ ermöglichen. Anders als bei der Wallbox für zuhause gelten für öffentliche Ladepunkte strenge Anforderungen zur Funktionssicherheit und IT-Sicherheit, um geltenden Normen und Robustheit zu entsprechen.
Wir unterstützen Ladesäulen-Hersteller mit zuverlässiger Internet-Kommunikation der Ladesäule (vielseitige Router-Technik und Mobilfunk), Fernzugriffsoptionen sowie mit IT-Sicherheit insbesondere für Betrieb und Abrechnung. Hinzu kommen Know-how, Beratung und Lösungen in der Datenkommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule (Powerline nach ISO15118-3).
Bei Ihnen stehen Zuverlässigkeit, hohe Verfügbarkeit, Funktionsfähigkeit und auch Zukunftssicherheit durch Updates und Aktualisierungen ganz oben auf der Prioritätenliste, da Sie als Betreiber für den Gesamtbetrieb vieler Ladepunkte zuständig sind.
Daher ist die Datenkommunikation für Ladenetz-Betreiber Dreh- und Angelpunkt, denn die Infrastruktur für Ladepunkte unterscheidet sich von Ort zu Ort. Monitoring und ggf. redundante Kommunikationswege über Mobilfunk sind hier wichtig, damit Betrieb, Wartung bzw. Entstörung und schlussendlich die Abrechnung funktionieren.
Für Sie ist E-Mobilität ein Gesamtservice. Sie bieten Ladelösungen im Kauf- oder Mietmodell und für verschiedenste Zwecke; häufig handelt es sich um Organisationen, die Fuhrparks und ganze Flotten verwalten. Dabei geht es um flexible Lösungen wie der Bestückung von Ladepunkten in einer Tiefgarage, wo Mobilkommunikation und Last-Management zu Knackpunkten werden. Dabei sind PKWs nicht unbedingt der Zielbereich. Auch E-Busse oder andere Fahrzeugtypen wie Lieferfahrzeuge fallen in diese Kategorie, in der der intensive Dauerbetrieb gewährleistet und weitmöglichst automatisiert sein muss.
Lösungen und Produkte von INSYS icom
Um die E-Mobilität praxistauglich zu gestalten, bietet INSYS icom eine schlagkräftige Kombination aus Lösungsexpertise, Produkten und Technologie:
Lade-Kommunikation: zwischen Fahrzeug und Ladesäule
Internet-Kommunikation: Router-Portfolio inkl. Edge-Computing, Geräteverwaltung und Mobilfunk-Optionen
Fernwartung & VPN: Gestaltung der Betriebssicherheit
Konsolidierung von Datenkommunikation
Beratung und Projektbegleitung
Somit wird INSYS icom zum strategischen Partner, wenn es darum geht, für reibungs- und störungsfreien Gesamtbetrieb zu sorgen und darüber hinaus eigene Anwendungen zu konzipieren, um neue Betriebsmodelle zu entwickeln.
Grundlagen Technologie
Powerline Green PHY™
Hardware-Kommunikationslösung, häufig in Form eines spezialisierten Chips, der Datenkommunikation innerhalb von Stromnetzen ermöglicht. Dabei kommt eine Form des Powerline-Protokolls zum Einsatz, das auch für die Erweiterung von IP-Netzwerken über Steckdosen bekannt ist, damit Ladesäule und Fahrzeugsysteme für die Vermittlung, Start und Ende des Ladevorgangs kommunizieren können.
AC/DC
AC steht für Alternating Current und bedeutet Wechselstrom. Dabei sind Ladeleistungen bis 22 kW typisch. Unter DC versteht man Direct Current, also Gleichstrom. Hier sind viel höhere Ladeleistungen von 200 kW und mehr möglich, doch Gleichstrom liegt überwiegend in industriellen Umfeldern und an Autobahnen vor. Noch dominiert DC-Laden im gewerblichen Bereich und an Autobahnen.
ISO15118-3
Protokoll für die Datenkommunikation zwischen einem Elektrofahrzeug und einem Ladepunkt, welches das Combined Charging System (CCS) unterstützt. Smart Charging sowie Plug & Charge sind unter den Aspekten Energiespeicherung, Last-/Lade-Management im Smart Grid sowie für flexible Ladetarife vorgesehen.
IEC 61851
Diese für elektrifizierte Fahrzeuge vorgesehene Basisnorm regelt verschiedene Lademodi schon auf dem „physical Layer“, um den Ladestart und die Ladesitzung über verschiedene High-Level-Protokolle (z.B. ISO15118) kompatibel zu halten.
Last-Management
In den meisten Fällen steht für mehrere Ladepunkte nicht beliebig viel Ladestrom zur Verfügung. Die Gesamtleistung muss also unter Berücksichtigung mehrerer zu ladenden Fahrzeugen intelligent verwaltet und verteilt werden. Das gehört zu den wichtigen Funktionen im Bereich Flotten-Management bzw. an Standorten mit vielen Ladepunkten.
Typ-1 und Typ-2 Stecker sowie Combo-Stecker
So bezeichnet man die fünfpoligen (Typ 1) sowie die siebenpoligen (Typ 2) physischen Ladestecker für verschiedene Elektrofahrzeuge. Ladesäulen und Fahrzeuge in Europa nutzen meist den Typ-2-Stecker. Zum Laden wird die IEC 61851 genutzt, um den Ladevorgang zu verwalten. Der Combo-Stecker ergänzt Typ 2 um weitere Leistungskontakte und eine Schnellladefunktion bis 170 kW.
Wallbox
Damit ist ein Ladepunkt gemeint, der komfortabel an einer Wand montiert werden kann. Häufig handelt es sich hierbei um Lösungen für Endverbraucher.
Supercharger
Markenname und genutzte Technologie des Fahrzeugherstellers Tesla. Diese Ladesäulen bieten sehr viel Ladeleistung (> 100 kW), basieren aber auf proprietärer Technologie und sind meist nicht durch andere nutzbar.
Starten Sie jetzt
Gerne beantworten wir Ihre spezifischen Fragen und Problemstellungen.