Parken, einstöpseln, laden, fertig

Neue Protokolle machen den Ladepark wirklich smart

16. September 2022, 8:30 Uhr | Nurhan Rizqy Averous, Elexon; Redaktion: Kathrin Veigel
Elexon Ladeinfrastuktur
Elexons AC-Ladelösung mit Brüstungssystem lässt sich oberirdisch und unterirdisch installieren. Durch den modularen Aufbau sind diese später beliebig erweiterbar; Umzüge lassen sich einfach realisieren.
© Elexon

Man sieht es Ladesäulen nicht unbedingt an, ob sie smart sind, aber man merkt es bei der Nutzung. Wenn Plug&Charge nicht mehr nur eine Vision und smartes Laden real ist, dann nutzen Fahrzeughalter Ladesäulen, die intelligent kommunizieren. Die Zauberworte hierbei lauten: ISO 15118-2 und OCPP 2.0.1.

Die zwei Protokolle ISO15118-2 und OCPP 2.0.1 organisieren die bidirektionale Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladesäule beziehungsweise Ladesäule und Backend. Zwei Protokolle und Visionen, über die in der Vergangenheit viel diskutiert, philosophiert und informiert wurde. Heute sind sie Realität – vorausgesetzt, Fahrzeug, Ladesäule und Backend sind kompatibel.   

Wesentliche Bausteine für eine nachhaltige Ladeinfrastruktur

Die neue, internationale Normenreihe ISO15118-2 wurde Anfang 2021 von der beauftragten Arbeitsgruppe der Internationalen Organisation für Normung, kurz ISO, und der Internationalen Elektrotechnischen Kommission, kurz IEC, vorgestellt. Sie bereitet die Bühne, für die Kommunikation des E-Autos mit der Ladesäule.

Funktioniert diese Kommunikation, läuft der Ladeprozess praktisch benutzerunabhängig. Ganz nach dem Motto: parken, einstöpseln, laden, fertig. Es ist keine Ladefreigabe mittels RFID-Chip nötig; Plug&Charge in Reinform also. Die Kommunikation zwischen E-Auto und Ladesäule hat allerdings keine große Bedeutung ohne die weiterführende Kommunikation zwischen Ladesäule und angeschlossenem Backend. Diese wird über ein OCCP-Protokoll geregelt.

Bereits ein Jahr vor der neuen ISO-Norm veröffentlichte die Open Charge Alliance das universelle Anwendungsprotokoll OCPP 2.0.1 (Open Charge Point Protocol). Die Weiterentwicklung von OCPP 1.6 implementiert neue, effiziente Funktionen. Entwickelt wird das OCPP auf Basis einer Initiative der E-Laad-Stiftung für Ladeinfrastruktur aus den Niederlanden. Im Mittelpunkt stehen die sichere Abrechnung, umfassende Dokumentation des Ladevorgangs sowie die Vereinfachung der Geräteverwaltung, auch bei größeren Ladeparks. Gleichzeitig bietet es einen sicheren Support für ISO15118(-2).

Gemeinsam erhöhen sie den Ladekomfort, machen Ladevorgänge schneller, sicherer, effizienter und unkomplizierter für Nutzer und Anbieter. Und sie stellen die Basis für die Weiterentwicklung des gesamten Energiemanagements bereit. Bidirektionales Laden wird möglich. Der erweiterte Ansatz von Vehicle-to-Grid realisiert die dezentrale Zwischenspeicherung von Energie.

Diese technischen Fortschritte in der Elektromobilität stellen die Entwicklungsabteilungen der Automobil- und Ladensäulenhersteller sowie die Backend-Anbieter vor neue Herausforderungen. Aus dem Blickwinkel eines Ladesäulenherstellers sind diese Protokolle entscheidend für die Nutzung ihrer Produkte. Die Roadmap der neuen Kommunikationsschnittstellen wurde von vielen bereits erwartet.

»Mehr Komfort auf beiden Seiten der Ladesäule, beim Fahrzeughalter und beim Anbieter, werden von unseren Kunden und vom Markt gewünscht. Vor allem die Reduzierung des administrativen Aufwands auf Seiten der Flotten- und Fuhrparkmanager steht für uns als Hersteller individueller Ladelösungen im Mittelpunkt. Der Anforderungskatalog wächst stetig. Die Entwicklungsphase unseres Controllers der Generation 3 startete deshalb bereits weit vor der Bekanntgabe der neuen Protokolle. Wir zählen zu den ersten, die ISO15118-2- und OCPP-2.0.1-kompatible Ladesäulen bieten«, so Stefan Böken, Head of Operations bei Elexon.

Von der Signalisierung zur intelligenten Kommunikation

Die Entwicklung des neuen Controllers für AC-Ladesäulen von Elexon dauerte fast zwei Jahre und wurde in verschiedenen Feldtests und Pilotprojekten mit E-Autos unterschiedlicher Hersteller evaluiert. Der erste Controller war noch ein Standalone-Controller. Er regelt den Ladeprozess auf einfachste Weise. Das Fahrzeug entschied selbst, wie viel Strom es beziehen wollte, die einzige Restriktion war die Leistung der Ladesäule – 3,7 kW, 11 kW oder 22 kW.

Der Controller der zweiten Generation kommuniziert bereits mit dem Backend auf Basis des OCPP-1.6-Protokolls. Der Ladevorgang wird protokolliert und freigegeben. Auch das Lastmanagement und die (eichrechtskonforme) Abrechnung können gesteuert werden. Eine Kommunikation mit dem Auto findet allerdings nicht statt. Der neue Controller erweitert das Funktionsportfolio um die Identifizierung und verschlüsselte Kommunikation mit dem Fahrzeug selbst. Damit können zusätzliche Daten ausgetauscht und neue Anwendungen generiert werden.

Elexon Ladeinfrastruktur
Mit dem neuen Controller wird der Kommunikationsstandard OCPP 2.0.1 und ISO15118-2 für bidirektionale und sichere Kommunikation zwischen Ladestation, Fahrzeug und Backend unterstützt.
© Elexon

Der Controller der dritten Generation wird als Master zusätzlich zum Controller 2 eingebaut und erlaubt ein Upgrade bestehender Ladeinfrastruktur. Der Controller 2 fungiert dabei als Slave und wickelt selbständig alle grundlegenden Ladefunktionen mittels Prozessoren ab. Eine bewährte, jahrelang erprobte Technik, die alle Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Der neue Controller verfügt über zwei Powerline-Communications-Chips sowie ein linuxbasiertes Betriebssystem. Er organisiert die neuen Funktionen wie das Speichern von Daten, Laden von Webseiten für die Konfiguration oder Prozesse zur Benutzerverwaltung. Er bietet Ethernet-Anschluss, WiFi, Bluetooth, Lastmanagement über Modbus/TCP sowie OCPP 1.6j & 2.0.1, Autocharge zur automatischen ET-Erkennung, ISO15118-2 für Plug&Charge sowie ein optional integriertes LTE-Cat.-4-Modem.

Insgesamt also modulare Hardware und zukunftsfähige Software in einem. Damit zählt Elexon zu den wenigen Anbietern, die Ladesäulen inklusive neuer Controller-Technologie anbieten. »Vorausschauende Planungen unserer Produkte und die Einbeziehung bevorstehender Entwicklungen sind Teil unseres Gesamtkonzeptes. Unsere Ladeinfrastrukturlösungen müssen einen hohen Anspruch an Nachhaltigkeit und Flexibilität erfüllen. Hard- und Software müssen in jedem Detail zukunftsfähig sein«, erklärt Marcus Scholz, Managing Director bei Elexon.


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