Ein Gleichstromzähler, der die Kosten für Schnellladung harmonisiert
Die derzeitige öffentliche Ladeinfrastruktur liefert hauptsächlich Wechselstrom (AC), der aufgrund seiner geringen Leistung von rund 44 kW eine lange Ladezeit von etwa acht Stunden erfordert. Um diese Ladezeit auf wenige Minuten zu verkürzen, wandeln die Hersteller von Ladegeräten den Wechselstrom außerhalb des Fahrzeugs in Gleichstrom (DC) um. Dabei wird das On-Board-Ladegerät (OBC) umgangen und der Akku des Elektrofahrzeugs direkt geladen. Obwohl diese Methode die Ladeleistung auf bis zu 400 kW erhöht, entstehen bei der Umwandlung Leistungsverluste, die dem Fahrzeughalter nicht in Rechnung gestellt werden sollten. Daher wird nach der Umwandlung ein Stromzähler installiert, der die exakte, dem Elektrofahrzeug zugeführte Energiemenge erfasst und abrechnet, anstatt die Ladezeit zu berechnen.
Um diesem Bedarf gerecht zu werden, präsentiert LEM seine DCBM-Lösung (DC Billing Meter), einen neuen, intelligenten und extrem kompakten Gleichstromzähler, der der deutschen Eichrechtsverordnung entspricht. Diese schreibt die Abrechnung auf Basis präziser Energiemessungen vor. Entsprechende Standards werden derzeit auf europäischer und internationaler Ebene verabschiedet.
Das LEM DCBM wurde entwickelt, um den Bedarf an Interoperabilität und Datensicherheit für die einfache und schnelle Anpassung bereits installierter Ladestationen zu decken und Leistungen bis zu 600 A/1000 V zu messen.
Ein Tor zwischen elektrotechnischen Systemen und der Cloud
Der DCBM von LEM ist in die Gesamtarchitektur der Ladestation integriert. Wenn ein Besitzer eines Elektrofahrzeugs laden möchte, wird eine Reihe von Anfragen ausgelöst, die über den Ladestationsbetreiber und den Laderegler an den DCBM weitergeleitet werden. Der DCBM beginnt dann mit der Energiemessung während des gesamten Ladevorgangs. Nach Abschluss des Ladevorgangs werden die Messdaten zusammen mit verschiedenen in den aufeinanderfolgenden Anfragen eingebetteten Kennungen im Langzeitspeicher des DCBM gespeichert und mit einer digitalen Signatur gesichert. Während des Ladevorgangs kann der DCBM dem Laderegler jederzeit Daten zur übertragenen Energie sowie Strom-, Spannungs- und Temperaturmessungen bereitstellen.
Abbildung 2. Gesamtarchitektur der Ladestation.
Zukunftsorientierte Kommunikation
Das DCBM bietet Plug-and-Play-Ethernet-Kommunikation. Die sofortige Netzwerkintegration erfolgt über den globalen TCP/IP-Standard mit optionalem DHCP für die automatische Adressierung. Das Produkt verfügt über eine HTTPS/REST- Schnittstelle für die einfache und sichere Integration in Datensysteme. Messdaten werden zudem digital signiert, um ihre Authentizität zu gewährleisten. In Übereinstimmung mit der S.AFE- Initiative unterstützt das DCBM das OCMF- Format und bietet somit optimale Interoperabilität für Cloud-Service-Provider.
HTTP/REST
HTTP ist das Datenaustauschprotokoll, das von Webbrowsern im Internet verwendet wird und daher mit nahezu jeder Software kompatibel ist. HTTP/REST ist eine Teilmenge dieses Protokolls, die die Datenformatierung vereinfacht. Das für den DCBM gewählte Format ist JSON, wodurch das Gerät lesbare, IoT-fähige Datensätze erhält. Der DCBM nutzt die wichtigsten HTTP-Methoden (GET/POST/PUT) und ermöglicht so einfache Anfragen zum Starten, Stoppen und Fortsetzen von Upload-Sitzungen. Darüber hinaus werden die während jeder Sitzung erfassten Daten dem Bediener jederzeit angezeigt.
Dies bietet ein ähnliches Erlebnis wie der Besuch einer Tankstelle und erleichtert die Entwicklung hin zu einer breiten Nutzung von Elektrofahrzeugen.
OCMF
Das OCMF ( Open Charge Metering Format ) ist ein Open- Source- Standard der SAFE-Initiative . Er dient der Systemunabhängigkeit und unterstützt eine Vielzahl bestehender Standards für das Laden von Elektrofahrzeugen, die den endgültigen Zählerstand bestimmen. Darüber hinaus bietet der Standard mehr Felder und trägt den raschen Veränderungen in den Abrechnungsprozessen für Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen Rechnung. Die SAFE Alliance bietet zertifizierte Transparenzsoftware für OCMF an, um die Authentizität von Ladevorgängen und -ergebnissen zu überprüfen.
Unterzeichnete Rechnungsinformationen
Das DCBM verwendet neben OCMF ein eigenes Datenformat. Beide Formate sind digital signiert und verwenden standardisierte ECDSA-Verfahren, um die Authentizität und Integrität der Abrechnungsdaten zu gewährleisten. Jedes DCBM verfügt über einen eigenen öffentlichen Schlüssel, der bei einer Public-Key-Infrastruktur (PKI) registriert sein muss und somit den Endnutzer schützt.
Abbildung 3. Beispiel eines Datensatzes, der einer Ladesitzung mit DCBM entspricht.
Abschluss
Mit seinem neuen DCBM eröffnet LEM die Möglichkeit der Stromabrechnung, einschließlich Anwendungen wie Rechenzentren, Photovoltaikanlagen und Gleichstromnetzen, und ermöglicht so einen nachhaltigen und ökologischen Wandel
Autoren
Alexis Rigaud, Clément Saudet, Sébastien Auray, Florent Balboni, Mathieu Béguin
