Este artigo descreve detalhadamente o contexto de desenvolvimento da norma ISO 15118, informações sobre versões, interface CCS, conteúdo dos protocolos de comunicação, funções de carregamento inteligente, demonstrando o progresso da tecnologia de carregamento de veículos elétricos e a evolução da norma.
Índice
I. Introdução à ISO 15118
1. Introdução
A Organização Internacional de Normalização (IX-ISO) publica a norma ISO 15118-20. A ISO 15118-20 é uma extensão da ISO 15118-2 para dar suporte à transferência de energia sem fio (WPT). Cada um desses serviços pode ser fornecido usando transferência de energia bidirecional (BPT) e dispositivos conectados automaticamente (ACDs).
2. Introdução às informações de versão
(1) Versão ISO 15118-1.0
15118-1 é o requisito geral
Cenários de aplicação baseados na norma ISO 15118 para realizar o processo de cobrança e faturamento, descrevendo os dispositivos em cada cenário de aplicação e a interação de informações entre eles.
A norma 15118-2 trata dos protocolos da camada de aplicação.
Define mensagens, sequências de mensagens e máquinas de estado, bem como os requisitos técnicos necessários para implementar esses cenários de aplicação. Define os protocolos desde a camada de rede até a camada de aplicação.
15118-3 Aspectos da camada de enlace, utilizando portadoras de energia.
15118-4 relacionado ao teste
15118-5 Camada física relacionada
15118-8 Aspectos sem fio
15118-9 Aspectos da camada física sem fio
(2) Versão ISO 15118-20
A norma ISO 15118-20 possui funcionalidade plug-and-play, além de suporte para transferência de energia sem fio (WPT), e cada um desses serviços pode ser fornecido usando transferência de energia bidirecional (BPT) e dispositivos conectados automaticamente (ACD).
Introdução à interface CCS
O surgimento de diferentes padrões de carregamento nos mercados de veículos elétricos (VE) da Europa, América do Norte e Ásia criou problemas de interoperabilidade e conveniência de carregamento para o desenvolvimento de VE em escala global. Para solucionar esse problema, a Associação Europeia de Fabricantes de Automóveis (ACEA) apresentou uma proposta para um padrão de carregamento CCS, que visa integrar o carregamento CA e CC em um sistema unificado. A interface física do conector é projetada como um soquete combinado com portas CA e CC integradas, compatível com três modos de carregamento: carregamento CA monofásico, carregamento CA trifásico e carregamento CC. Isso proporciona opções de carregamento mais flexíveis para veículos elétricos.
II. Introdução à interface
protocolos de interface de carregamento de veículos elétricos
Conectores utilizados para carregar veículos elétricos nas principais regiões do mundo.
1. Conector CCS1
As redes elétricas domésticas dos EUA e do Japão suportam apenas carregamento CA monofásico, portanto, as tomadas e portas do Tipo 1 predominam nesses dois mercados.
2. Introdução à porta CCS2
A porta Tipo 2 suporta carregamento monofásico e trifásico, sendo que o carregamento CA trifásico pode reduzir o tempo de carregamento de veículos elétricos.
À esquerda está a porta de carregamento CCS Tipo 2 para veículos e, à direita, o conector da pistola de carregamento CC. A porta de carregamento do carro integra uma parte CA (parte superior) e uma porta CC (parte inferior com dois conectores robustos). Durante o processo de carregamento CA e CC, a comunicação entre o veículo elétrico (VE) e a estação de carregamento (EVSE) ocorre por meio da interface Control Pilot (CP).
CP – A interface Control Pilot transmite um sinal PWM analógico e um sinal digital ISO 15118 ou DIN 70121 baseado na modulação Power Line Carrier (PLC) em um sinal analógico.
PP – A interface Proxmity Pilot (também chamada de Plug Presence) transmite um sinal que permite ao veículo (VE) monitorar se o plugue do carregador está conectado. Utilizada para garantir uma importante função de segurança: o carro não pode se mover enquanto o carregador estiver conectado.
PE – Terra Produtiva, é o fio de aterramento do dispositivo.
Diversas outras conexões são utilizadas para transferir energia: fio neutro (N), L1 (CA monofásico), L2, L3 (CA trifásico); CC+, CC- (corrente contínua).
III. Introdução ao conteúdo do protocolo ISO 15118
O protocolo de comunicação ISO 15118 é baseado no modelo cliente-servidor, no qual o EVCC envia mensagens de solicitação (com o sufixo “Req”) e o SECC retorna as mensagens de resposta correspondentes (com o sufixo “Res”). O EVCC precisa receber a mensagem de resposta do SECC dentro de um intervalo de tempo limite específico (geralmente entre 2 e 5 segundos) após o envio da mensagem de solicitação; caso contrário, a sessão será encerrada e, dependendo da implementação de cada fabricante, o EVCC poderá reiniciar uma nova sessão.
(1) Fluxograma de carregamento
(2) Processo de carregamento CA
(3) Processo de carregamento CC
A norma ISO 15118 aprimora o mecanismo de comunicação entre a estação de carregamento e o veículo elétrico com protocolos digitais de nível superior para fornecer informações mais completas, incluindo principalmente: comunicação bidirecional, criptografia de canal, autenticação, autorização, status de carregamento, horário de partida, entre outros. Quando um sinal PWM com ciclo de trabalho de 5% é detectado no pino CP do cabo de carregamento, o controle do carregamento entre a estação e o veículo é imediatamente transferido para a ISO 15118.
IV. Funções principais
(1) Carregamento Inteligente
O carregamento inteligente de veículos elétricos (VE) é a capacidade de controlar, gerenciar e ajustar de forma inteligente todos os aspectos do carregamento de um VE. Isso é feito com base na comunicação de dados em tempo real entre o VE, o carregador, o operador de carregamento e a fornecedora de eletricidade ou concessionária de energia. No carregamento inteligente, todas as partes envolvidas se comunicam constantemente e utilizam soluções avançadas de carregamento para otimizar o processo. No centro desse ecossistema está a solução de carregamento inteligente para VE, que processa esses dados e permite que operadores de carregamento e usuários gerenciem todos os aspectos do carregamento.
1) Smart Energy Tube; gerencia o impacto do carregamento de veículos elétricos na rede elétrica e no fornecimento de energia.
2) Otimização de veículos elétricos: o carregamento ajuda os condutores de veículos elétricos e os prestadores de serviços de carregamento a otimizar o carregamento em termos de custo e eficiência.
3) Gestão e análise remotas; permite que usuários e operadores controlem e ajustem a tarifação por meio de plataformas online ou aplicativos móveis.
4) Tecnologia avançada de carregamento de veículos elétricos Muitas novas tecnologias, como V2G (Vehicle-to-Grid), exigem recursos de carregamento inteligente para funcionar corretamente.
A norma ISO 15118 introduz mais uma fonte de informação que pode ser utilizada para o carregamento inteligente: o próprio veículo elétrico (VE). Uma das informações mais importantes no planejamento do processo de carregamento é a quantidade de energia que o veículo pretende consumir. Existem diversas opções para fornecer essa informação ao CSMS (Sistema de Gestão de Carregamento Inteligente):
Os usuários podem inserir a energia solicitada usando um aplicativo móvel (fornecido pela eMSP) e enviá-la para o CSMS do CPO por meio de integração de back-end a back-end, e as estações de carregamento podem usar uma API personalizada para enviar esses dados diretamente para o CSMS.
(2) Carregamento Inteligente e Rede Inteligente
O carregamento inteligente de veículos elétricos faz parte desse sistema porque o carregamento de veículos elétricos pode afetar significativamente o consumo de energia de uma residência, edifício ou área pública. A capacidade da rede elétrica é limitada em termos da quantidade de energia que pode ser suportada em um determinado ponto.
3) Conecte e carregue
Principais características da norma ISO 15118.
A indústria de veículos elétricos é relativamente nova e ainda está em evolução. Novos padrões estão sendo desenvolvidos, o que cria desafios de compatibilidade e interoperabilidade para fabricantes de veículos elétricos e de infraestrutura de carregamento. No entanto, a norma ISO 15118-20 facilita recursos de carregamento como faturamento plug & charge, comunicação criptografada, fluxo de energia bidirecional, gerenciamento de carga e potência de carregamento variável. Esses recursos tornam o carregamento mais conveniente, seguro e eficiente, e contribuirão para uma maior adoção de veículos elétricos.
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Data da publicação: 18/10/2024