世界をリードする電気自動車の国際規格 - ISO 15118 フルシリーズ

ISO 15118 の正式名称は「道路車両 - 車両と電力網間の通信インターフェース」です。私はこの国際規格の共著者の一人なので、少し偏見があるかもしれませんが、ISO 15118 は現在利用可能な最も重要で将来性のある規格の 1 つであると強く信じています。

ISO 15118 に組み込まれたスマート充電メカニズムにより、グリッド容量を、グリッドに接続される増加する電気自動車のエネルギー需要に完全に適合させることが可能になります。ISO 15118 は、必要に応じて EV から電力網にエネルギーを送り返すことにより、車両から電力網へのアプリケーションの双方向のエネルギー伝送もサポートしています。ISO 15118 により、電気自動車のよりグリッドに優しい、安全かつ便利な充電が可能になります。

この記事では、ISO 15118 の主な特徴と ISO 15118 文書シリーズの各部分について説明します。この規格の作成の背景にある物語から始めましょう。

ISO15118の歴史

2010 年に、国際標準化機構 (ISO) と国際電気標準会議 (IEC) が協力して ISO/IEC 15118 共同作業グループを設立しました。自動車業界と公益事業の専門家が初めて協力して、電気自動車充電用の国際通信標準を開発しました。共同作業グループは、現在、ヨーロッパ、米国、中南米、韓国を含む世界の主要地域で主要な標準となっている、広く採用されているソリューションを作成することに成功しました。ISO 15118 はインドとオーストラリアでも急速に採用されています。形式に関する注意: ISO が規格の発行を引き継ぎ、現在は単に ISO 15118 と呼ばれています。

Vehicle to Grid - 電気自動車を電力網に統合する

ISO 15118 は、電気自動車のスマートグリッド (ビークル 2 グリッドまたはビークルツーグリッドとも呼ばれます) への統合をサポートしています。スマートグリッドは、以下の図に示すように、エネルギー生産者、消費者、変圧器などのグリッドコンポーネントを情報通信技術を通じて相互接続する電力網です。

ISO 15118 では、EV と充電ステーションが動的に情報を交換し、それに基づいて適切な充電スケジュールを (再) 交渉することができます。電気自動車が系統に優しい方法で動作することを保証することが重要です。この場合、「電力網に優しい」とは、電力網を過負荷から保護しながら、デバイスが複数の車両の同時充電をサポートすることを意味します。スマート充電アプリは、グリッドの状態、各 EV のエネルギー需要、各ドライバーのモビリティニーズ (出発時間と移動距離) に関する入手可能な情報を使用して、各 EV の個別の充電スケジュールを計算します。

このようにして、各充電は系統容量と電力需要を完全に一致させて、EV を同時に充電します。再生可能エネルギーの利用可能性が高いとき、または全体的な電力使用量が少ないときの充電は、ISO 15118 が可能にする主な使用例の 1 つです。
ここに画像の説明を挿入
（相互接続されたスマートグリッドのイメージ）

プラグアンドチャージによる安全な通信

グリッドは潜在的な攻撃から保護する必要がある重要なインフラストラクチャであり、ドライバーは EV に提供されるエネルギーに対して適切に充電される必要があります。EV と充電ステーション間の安全な通信がなければ、悪意のある第三者がメッセージを傍受して変更し、請求情報を改ざんする可能性があります。ISO 15118 にプラグアンドプレイと呼ばれる機能があるのはこのためです。Plug & Charge は、さまざまな暗号化メカニズムを採用してこの通信を保護し、交換されるすべてのデータの機密性、整合性、信頼性を保証します。

シームレスな充電体験の鍵となるのはユーザーの利便性です

ISO 15118 のプラグアンドプレイ機能により、EV が充電ステーションに対して自動的に識別され、バッテリーの充電に必要なエネルギーにアクセスできるようになります。これらはすべて、プラグアンドプレイ機能を通じて提供されるデジタル証明書と公開キーインフラストラクチャに基づいています。一番良いところ？ドライバーは、充電ケーブルを車両と充電ステーションに差し込むか (有線充電時)、フロアマットの上に駐車する (ワイヤレス充電時) 以外に何もする必要はありません。このテクノロジーを使用すると、クレジットカードを入力したり、アプリを開いて QR コードをスキャンしたり、紛失しやすい RFID カードを探したりすることは過去のことになります。

ISO 15118 は、次の 3 つの重要な要素により、世界の EV 充電の将来に大きな影響を与えます。

プラグアンドプレイは顧客に利便性をもたらします
データセキュリティを強化するために ISO 15118 で定義された暗号化メカニズム
グリッドフレンドリーなスマート充電
これらの基本を念頭に置いて、標準の基本事項を詳しく見ていきましょう。

ISO 15118 ドキュメントファミリー

この規格自体は「Road Vehicles - Vehicle-to-Grid Communication Interface」と呼ばれ、8 つの部分で構成されています。ハイフンまたはダッシュと数字は、対応するセクションを示します。ISO 15118-1 は最初の部分などを指します。

以下の図では、ISO 15118 の各部分が、電気通信ネットワークにおける情報の処理方法を定義する 7 つの通信層のうちの 1 つ以上にどのように関連しているかがわかります。EV が充電ステーションに接続されると、EV の通信コントローラ (EVCC と呼ばれる) と充電ステーションの通信コントローラ (SECC) が通信ネットワークを確立します。このネットワークの目的は、メッセージを交換し、アカウンティングセッションを開始することです。EVCC と SECC は両方とも、送受信する情報を処理するために、これらの 7 つの機能層 (完全な ISO/OSI 通信スタックで説明されているように) を提供する必要があります。各層は、最上位のアプリケーション層から物理層まで、基礎となる層によって提供される機能に基づいて構築されます。

例: 物理層とデータリンク層は、EV と充電ステーションが充電ケーブル (ISO 15118-3 で説明されている Home Plug Green PHY モデムを介した電力線通信) または Wi-Fi 接続 (ISO 15118-8 で参照されている IEEE 802.11n) を使用する方法を指定します。 ) を物理媒体として使用します。データリンクが適切に設定されると、その上のネットワーク層とトランスポート層は、それを利用していわゆる TCP/IP 接続を確立し、EVCC から SECC へ (またはその逆に) メッセージを適切にルーティングできます。上部のアプリケーション層は、確立された通信パスを使用して、AC 充電、DC 充電、ワイヤレス充電など、ユースケースに関連するメッセージを交換します。
ここに画像の説明を挿入

ISO 15118 の 8 つの部分と 7 つの ISO/OSI レイヤーとの
関係

ISO 15118 全体について議論する場合、これにはこの一般タイトル内の一連の規格が含まれます。規格自体はいくつかの部分に分かれています。各部分は、国際標準 (IS) として公開される前に、一連の事前定義された段階を経ます。そのため、次のセクションでは、各セクションの個別の「ステータス」に関する情報を見つけることができます。このステータスは、ISO 標準化プロジェクトのスケジュールの最終段階である IS のリリース日を反映しています。

各ドキュメントセクションを個別に詳しく見てみましょう。

ISO規格発行のプロセスとスケジュール

ここに画像の説明を挿入

ISO 標準発行のタイムラインの各段階 (出典: VDA)
上の図は、ISO 標準化プロセスのタイムラインの概要を示しています。このプロセスは新しい作業項目提案 (NWIP または NP) から始まり、12 か月後に委員会草案 (CD) 段階に入ります。CD が入手可能になると (標準化団体のメンバーである技術専門家のみ)、3 か月の投票期間が開始され、その間に専門家は編集上および技術的なコメントを提供できます。コメント期間が終了すると、収集されたコメントはオンラインウェビナーや対面ミーティングで取り上げられます。

この共同作業の結果、国際規格草案 (DIS) が作成され、発行されました。専門家が文書がまだ DIS として考慮される準備ができていないと判断した場合、共同作業グループは 2 番目の CD の草案を作成することを決定する可能性があります。DIS は、一般に公開され、オンラインで購入できる最初の文書です。DIS リリース後には、CD ステージのプロセスと同様に、別のコメントと投票ステージが行われます。

国際規格 (IS) の前の最終段階は、最終国際規格草案 (FDIS) です。これは、標準に取り組んでいる専門家グループが文書が十分な品質レベルに達していると判断した場合はスキップできるオプションの段階です。FDIS は、追加の技術的変更を許可しない文書です。したがって、このコメント段階では編集上のコメントのみが許可されます。図からわかるように、ISO 標準化プロセスには合計 24 ～ 48 か月かかります。

ISO 15118-2 の場合、この規格は 4 年以上にわたって開発が進められており、今後も必要に応じて開発が続けられます (ISO 15118-20 を参照)。このプロセスにより、常に最新の状態に保たれ、世界中の多くのユニークなユースケースに適応できるようになります。