V2G-Sonderreihe (II): Detaillierte Analyse der „deterministischen“ V2G-Systemarchitektur

In der vorangegangenen V2G-Themenreihe (1) mit dem Titel „Im Jahr der Kommerzialisierung: China und Europa beschreiten unterschiedliche technologische Wege“ untersuchten wir die Unterschiede zwischen V2G in China und Europa sowie den makroökonomischen Hintergrund und das kommerzielle Potenzial der Fahrzeugnetzwerkinteraktion. Sobald die Branche in die fortgeschrittene Phase eintritt, wird die Konsistenz der technologischen Umsetzung zum zentralen Engpass für eine großflächige Kommerzialisierung.

Das Wesen von V2G besteht nicht im Laden und Entladen, sondern darin, Autos in Netzressourcen zu verwandeln – in dieser Ausgabe werden wir uns mit den technologischen Kernelementen befassen, die eine ausgereifte V2G-Lösung in Europa besitzen sollte.

In V2G-Anwendungen (Vehicle-to-Grid) sind Kommunikationsprotokolle von entscheidender Bedeutung, da sie einen zuverlässigen, sicheren und standardisierten Datenaustausch zwischen Elektrofahrzeugen, Ladestationen, Netzbetreibern und anderen Akteuren im Bereich der Elektromobilität ermöglichen. Diese Protokolle durchdringen die gesamte Kommunikationskette und dienen der fortschrittlichen Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen für die bidirektionale Energieübertragung.

Die Norm ISO 15118-20 wurde 2022 veröffentlicht und legte den Grundstein für das bidirektionale Laden. Sie wird ab Januar 2027 für alle neu gebauten öffentlichen und privaten (Mode 3) Ladestationen verpflichtend sein. ISO 15118-20 fügt einen detaillierten Aushandlungsmechanismus zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen hinzu, einschließlich dynamischer Preisgestaltung und Signalen im Zusammenhang mit Netzüberlastung.

ISO 15118-20 ist der einzige rechtlich zulässige Weg zur Implementierung von V2G-Funktionalität. Im Vergleich zum herkömmlichen Standard ISO 15118-2 nimmt der neue Standard eine zentrale Stellung ein, und seine technologischen Fortschritte zeigen sich vor allem in Folgendem:

• ◉ Bidirektionale Leistungsflussregelung (Dynamische Regelung):Erreicht eine feinere P- (aktive) und Q- (reaktive) Regelung und unterstützt so die Netzfrequenzregelung.
• ◉ Mehrstufige Sicherheitsverschlüsselung:führt ein strengeres TLS 1.3-Protokoll und eine gegenseitige Zertifikatsauthentifizierung ein, um die Netzwerksicherheit von Fahrzeugressourcen beim Anschluss an das öffentliche Stromnetz zu gewährleisten.
• ◉ Plug&Charge:In V2G-Szenarien dient die Identitätsauthentifizierung nicht nur der Abrechnung, sondern auch der Etablierung der Vertrauensbasis des Fahrzeugs als „mobile Energiespeichereinheit“.

Technische Umstrukturierung der dreistufigen Architektur

Das Wesen von V2G besteht nicht in einem Hardware-Stack aus „Fahrzeug + Mast“, sondern in der Rekonstruktion dezentraler Erzeugungssysteme im Rahmen des Netzzugangssystems. Ein qualifiziertes netzgekoppeltes V2G-System muss über drei Ebenen kollaborativer Fähigkeiten verfügen: Elektrische Ebene (Energieaustausch): Gewährleistung hoher Effizienz und geringer Oberwellenverzerrung (THD < 3 %) durch bidirektionale AC/DC-Wandler. Steuerungsebene (Algorithmus-Reaktion): Fokus auf der lokalen Implementierung von Frequenzdriftregelung und Fehlerdurchfahrtsalgorithmus (FRT). Systemebene (Konformitätszertifizierung): Zertifizierung der Gesamtkonformität der Kombination aus Fahrzeug, Kabel und Mast, eine zwingende Voraussetzung für die weltweite Einführung in Europa.

Aufbau einer „deterministischen“ Steuerung: drei Kernalgorithmen

3. Anwendungslösung: Architekturentwurf der V2G-Aggregationsplattform

Eine V2G-Lösung mit branchenweiter Tiefe ist nicht einfach eine „Pfahl+Fahrzeug“-Lösung, sondern vielmehr der Aufbau eines geschlossenen Ökosystems aus Elektrofahrzeug, Ladeinfrastruktur, CPO und EMS.

4. Deterministische V2G-Systemarchitektur

Die erste technische Entscheidung lautet: Wo soll der Wechselrichter platziert werden? Dies bestimmt den Zertifizierungsprozess und die Grenzen der technischen Verantwortung.

5. Zertifizierung und Zugang

Für Entscheidungsträger hängt es von ihrem Verständnis des Normensystems ab, ob ein Produkt die Prüfung besteht, einschließlichRfG (EU 2016/631), EN 50549-1, UndEN 50549-10.

6. Brancheneinblick: Der Wendepunkt 2026 ist erreicht

Der Wettbewerb im Bereich V2G ist kein Leistungswettbewerb, sondern ein Wettbewerb um die höchste Kontrollgenauigkeit und umfassende Konformität. Die Priorisierung von Hardwareplattformen, die ISO 15118-20 unterstützen, und die Anwendung eines systemtechnischen Ansatzes stellen den wahren technologischen Wettbewerbsvorteil dar.