Um Besitzer und Betreiber von Elektrofahrzeugen zufriedenzustellen, müssen die Hersteller von Ladestationen für Elektrofahrzeuge die Anforderungen in Bezug auf Sicherheit, genaue Leistungsmessung und zuverlässige finanzielle Transaktionen berücksichtigen. Auch leicht zugängliche Informationen über Ladestationen und die Verfügbarkeit von Strom während des Tages sind nützlich für Besitzer und Betreiber von Elektrofahrzeugen. Netzbetreiber benötigen präzise Energieverbrauchsdaten in Echtzeit am Ort der Nutzung, um die Stromlast effizient und effektiv verwalten zu können. Und nicht zuletzt benötigt der Energieversorger die Kundennummer, genaue Energieverbrauchsdaten und aktuelle Tarif- und Abrechnungsinformationen, um einen Auftrag für die Zahlungsabwicklung zu erstellen und zu übermitteln. Gleichzeitig braucht der Betreiber der Ladestation eine Aufzeichnung und Analyse der Leistungsdaten, um seine Infrastruktur zu verwalten. Und außerdem muss der Hersteller der Ladestation den Betriebszustand der Geräte überwachen, Firmware-Updates verwalten und Gerätefehler beheben. Für viele dieser Anforderungen ist eine zuverlässige und sichere Kommunikation zwischen der Ladestation und der Cloud unabdingbar.

Doch warum sollte ein Hersteller die Ladestationen mit der Cloud verbinden wollen? Betrachtet man nur die anfängliche Investition, so mag eine lokale Ladestationslösung kostengünstiger und einfacher sein. Die Cloud-Anbindung bietet jedoch zahlreiche Möglichkeiten zur Steigerung von Funktionalität und Gewinn. Durch die Kombination von intelligentem Endgerät und intelligenter Cloud kann ein Lastausgleich hergestellt werden, um zu vermeiden, dass das Netz zu Spitzenzeiten überlastet wird. Energieversorger oder Netzbetreiber können die Preise nachfrageabhängig anpassen, um den Besitzern oder Betreibern von Elektrofahrzeugen Anreize zu bieten, in Zeiten mit geringerer Nachfrage zu laden. Wenn Echtzeitkommunikation und eine umfassende Datenanalyse verfügbar sind, können E-Fahrzeugflotten sogar Strom in das Netz zurückspeisen und somit als riesige Batterien fungieren, um Zeiten mit hoher Energienachfrage im Netz abzufedern.

Antworten aus Edge und Cloud

Ladestationen mit Cloud-Anbindung bieten den Kunden Zugang zu Informationen darüber, wo sie bei Bedarf eine Schnellladestation finden. Die Cloud-Konnektivität ermöglicht auch Over-the-Air-Updates (OTA), um Sicherheits-Patches oder Firmware-Upgrades schnell bereitzustellen, ohne dass Techniker mit ihren Fahrzeugen extra zu den einzelnen Ladestationen fahren müssen. Herkömmliche Smart-Metering-Projekte werden in der Regel alle 30 Minuten, jede Stunde oder einmal pro Tag aktualisiert. Diese Zeitspanne ist für die Echtzeitsteuerung eines intelligenten Stromnetzes ungeeignet und ist daher ein wichtiger Beweggrund für die Konnektivität außerhalb der Smart-Metering-Infrastruktur.

Betrachtet man das Eigentümermodell genauer, dann lässt sich feststellen, dass es viele Beteiligte gibt, z. B. den OEM, den Betreiber der Ladestation, den Netzbetreiber, den Energieversorger usw. Jedem dieser Akteure müssen während der Installationsphase die korrekten Eigentumsverhältnisse, Anmeldeinformationen und Zugriffsrechte zugewiesen werden, ohne dass ein IT-Spezialist für die Einhaltung definierter Sicherheitsrichtlinien erforderlich ist.

Dabei erfordern die oben beschriebenen Szenarien eine optimale Abstimmung zwischen dem intelligenten Edge-Endgerät und der intelligenten Cloud. Der Markt drängt viele Branchen dazu, ein leistungsfähiges hybrides Modell aus Edge und Cloud zu nutzen, darunter auch die Hersteller von Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Die Hersteller erwarten die Vorteile einer verzögerungsfreien Verarbeitung, die auch ohne eine Verbindung am Endgerät funktioniert, sowie Flottenmanagement, Datenaggregation, unbegrenzte Speicherung und unbegrenzte Verarbeitung in der Cloud. Natürlich sind die Hersteller Experten auf ihrem Gebiet, aber es kann schwierig sein, die erforderliche Konnektivität, Sicherheit und Verfügbarkeit in ihren Designs tatsächlich umzusetzen. Die Erfahrung zeigt, dass ein großer Teil des Aufwandes und des Risikos der Entwickler die Integration und Interoperabilität betreffen.

Nutzung des Microsoft Azure-Ökosystems

NXP kennt diese Herausforderungen und hat in Zusammenarbeit mit Microsoft die Entwicklungsplattform EasyEVSE für E-Ladestationen entwickelt. Diese Entwicklungsplattform ist mit der Cloud verbunden und ermöglicht es Kunden, Innovationen zu beschleunigen, den Designprozess zu vereinfachen und gleichzeitig Produkte von NXP zu integrieren. Kunden können die Azure RTOS-basierte Anwendungssoftware sehr einfach auf die Crossover-MCU i.MX RT1064 von NXP laden und die simulierte Ladestation sicher mit dem Microsoft Azure IoT Central Service verbinden. Die Entwicklungsplattform ist mit Mess-MCUs von NXP Kinetis^® ausgestattet, einschließlich ausgereifter Referenzdesigns, Schaltpläne und Messsoftware. Für die sichere Kommunikation zwischen Fahrzeug, Ladestation und Cloud zeigt das Referenzdesign, wie das sichere Element EdgeLock SE050 von NXP genutzt werden kann, um die Sicherheitsanforderungen nach ISO15118, X.509 und IEC 61508 zu erfüllen. Kunden können die Plattform als Grundlage für die Entwicklung eines vollständigen, differenzierten EVSE-Systems nutzen.

Viele Wege führen in die Cloud

Neben der Azure-basierten EasyEVSE-Entwicklungsplattform gibt es zahlreiche weitere Möglichkeiten, eine E-Ladestation mit der Cloud zu verbinden – von kostengünstigen Linux- und RTOS-basierten Industrielösungen für Always-on-Anwendungen mit OCPP2.x bis hin zu reinen Metall-Einstiegslösungen, die alle von NXP unterstützt werden.