Analyse des Kompatibilitätsprüfschemas für europäische Standard-Ladesäulen für Elektrofahrzeuge auf Grundlage der EU-AFIR-Verordnung

Dieser Artikel schlägt eine europäische Standard-Kompatibilitätsprüfungsmethode auf Basis der Ladecharakteristikanalyse vor, um der zunehmenden Heterogenität von Ladestationen in Europa infolge der Umsetzung der EU-AFIR-Verordnung Rechnung zu tragen. Durch die Analyse der Unterschiede in Kommunikationsprotokollen, elektrischen Parametern und Schutzstrategien von Ladestationen gemäß Normen wie DIN 70121 und ISO 15118 wird ein virtueller Prüfstand entwickelt, der Ladeleistung, Zuverlässigkeit, Grenzwerte, Anpassungsfähigkeit und Fehlereinspeisung abdeckt und Hardware- und Protokollanomalien simuliert.

Mit dieser Methode lässt sich das Ausfallszenario des europäischen Standardladens simulieren, die Kosten für tatsächliche Pfahltests im Ausland reduzieren und technische Unterstützung für die gemeinsame Optimierung von Elektrofahrzeugpfählen für den Export nach Europa bieten.

1Europäischer Markt für Ladesäulen und Herausforderungen hinsichtlich der Exportkompatibilität

Als eine der Regionen mit der weltweit höchsten Durchdringungsrate von Elektrofahrzeugen ist Europa für seine strengen technischen Anforderungen und umfassenden Teststandards für sein Ladesystem bekannt. Angesichts des rasanten Ausbaus der Ladeinfrastruktur in Europa und der damit einhergehenden steigenden Anzahl an Ladestationen gewinnt das Risiko von Kommunikationsproblemen zwischen den Ladestationen zunehmend an Bedeutung.

Obwohl die AFIR-Vorschriften darauf abzielen, die Netzabdeckung zu verbessern und den Ladekomfort zu erhöhen, indem sie die Länder zwingen, den Bau von Ladeinfrastruktur zu beschleunigen, gibt es Unterschiede bei den Kommunikationsprotokollen, der Fehlerdiagnose und der Logik der Leistungsplanung zwischen verschiedenen Betreibern und Modellen von Ladestationen, was leicht zu Anpassungsproblemen und Leistungsschwankungen wie Protokoll-Handshake-Fehlern und Fehlanpassungen der Leistungsplanung während der Interaktion zwischen Fahrzeug und Station führen kann.

Mit dem Ausbau des Ladenetzes ist die Gewährleistung einer stabilen und effizienten Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen einer Vielzahl heterogener Ladestationen und unterschiedlichen Fahrzeugmodellen zu einer zentralen Herausforderung geworden, die sich auf das Benutzererlebnis und die Zuverlässigkeit der Stromnetzplanung auswirkt.

2Auswirkungen von Kompatibilitätsproblemen mit dem europäischen Ladestandard

Im Kontext der rasanten Entwicklung des globalen Marktes für Elektrofahrzeuge ist die Fähigkeit zum Laden und ein gutes Ladeverhalten zu einem Schlüsselfaktor geworden, der sich auf das Nutzererlebnis und den Ruf des Unternehmens auswirkt.

Die Kompatibilität des europäischen Ladestandards hat vielfältige technische Auswirkungen, darunter die Kompatibilität der physischen Schnittstelle, die Anpassung des Kommunikationsprotokolls, die Stabilität der Ladesteuerung und die Zuverlässigkeit der Sicherheitsmechanismen. Kompatibilitätsprobleme beeinträchtigen nicht nur die Benutzerfreundlichkeit, sondern können auch erhebliche Sicherheitsrisiken bergen: In der Praxis können Überspannung, Überstrom, Isolationsfehler und andere Probleme zu Geräteschäden oder sogar Bränden führen. Schwachstellen im Kommunikationsprotokoll können ausgenutzt werden, um den Ladevorgang zu stören oder Benutzerdaten zu stehlen. Extreme Umgebungsbedingungen wie niedrige und hohe Temperaturen können ebenfalls zu Fehlfunktionen der Ladeeinrichtungen führen. Daher sollten Kompatibilitätstests im Vorfeld durchgeführt werden, um solche Probleme zu erkennen und zu vermeiden.

Statistiken zeigen, dass über 39 % der Ladefehler bei Elektrofahrzeugen nach europäischem Standard während des Ladevorgangs auf Kompatibilitätsprobleme zurückzuführen sind. Die unterschiedliche Umsetzung technischer Details durch verschiedene Hersteller (wie beispielsweise die Anpassung der SPS-Kommunikationsparameter gemäß ISO 15118) führt häufig zu Ladeproblemen.

Die bestehende Technologie hat offensichtliche Einschränkungen:

• ► Kompatibilitätsdimensionen wie Optionen und Unterschiede in der Schutzlogik;
• ►Erstens können Tests nur auf der Grundlage bestimmter Standardanforderungen durchgeführt werden (z. B. wird nur die grundlegende Kommunikation nach DIN 70121 getestet), wodurch Kompatibilitätsaspekte wie Protokolloptionen und Unterschiede in der Schutzlogik nicht abgedeckt werden können;
• ►Die zweite Methode besteht in der Überprüfung der Kompatibilität durch Pfahlstraßentests im Ausland, wobei die Kosten für einen einzelnen Fahrzeugtest über 500.000 Yuan betragen und der Testzyklus 2-3 Monate dauert;
• ►Drittens können Tests für europäische Standardfahrzeugmodelle (wie die Überprüfung der Zuverlässigkeit von Kommunikationsnachrichten durch Simulatoren auf der Grundlage von Protokollstandards wie DIN70121 und ISO15118) nur teilweise Kompatibilitätsprobleme auf der Ebene des Kommunikationsprotokolls abdecken, und zwar mit einem einzigen Verifizierungsprojekt (das keine dynamische Anpassung elektrischer Parameter beinhaltet);
• ►Viertens erfordert die Kompatibilitätsprüfung realer Ladestationen eine große Anzahl von Ladestationsmustern (in der Regel müssen mehr als 20 Marken getestet werden), und wenn die Ladekompatibilitätsprobleme (wie z. B. gelegentliche Kommunikationsunterbrechungen) nicht zuverlässig reproduziert werden können, ist es unmöglich, die Daten erneut zu überprüfen oder zu ergänzen, da man sich auf Wahrscheinlichkeitsereignisse stützt, die nur eine geringe Zielgenauigkeit aufweisen und es schwierig ist, den schnellen Überprüfungsbedarf des Marktes zu decken.

Daher müssen die Prüfmethoden und -dimensionen der Kompatibilität europäischer Ladenormen dringend aktualisiert werden.