ISO 15118

¿Qué es ISO 15118?

ISO 15118 es un estándar internacional de comunicación para vehículos eléctricos desarrollado por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) para establecer un protocolo de comunicación común entre vehículos eléctricos (VE), puntos de recarga (CP) y sistemas de gestión de puntos de recarga (CPMS). ISO 15118 especifica una forma segura y fiable de que estos dispositivos intercambien datos de autenticación y autorización, parámetros de recarga e información de facturación.

¿Cuáles son los componentes clave de ISO 15118?

ISO 15118 se basa en dos controladores principales para gestionar la comunicación entre el vehículo y la estación de recarga:

Componentes y requisitos clave

• EVCC (Electric Vehicle Communication Controller): el controlador del VE que gestiona la comunicación.
• SECC (Supply Equipment Communication Controller): el controlador de la estación de recarga que gestiona la comunicación.
• Protocolo: utiliza comunicación basada en el protocolo de Internet (IP) a través del cable de recarga o de forma inalámbrica.
• Versiones: se ha actualizado con el tiempo; entre sus versiones principales están la -2 (2014) y la -20.

¿Cómo funciona ISO 15118? 

ISO 15118 define la interfaz de comunicación entre un vehículo eléctrico y una estación de recarga. Sustituye la señalización analógica básica por una conexión basada en IP que permite un intercambio de datos cifrado y bidireccional entre ambos extremos.

Cuando un vehículo se conecta a un cargador compatible, el protocolo inicia una sesión estructurada: el VE aporta los datos del vehículo y de autorización de pago, y la estación de recarga los solicita y valida antes de iniciar la sesión. Después, ambas partes acuerdan los parámetros de recarga en función del estado de la batería y de las condiciones de la red, y comienza el suministro de energía. Toda la comunicación se cifra con TLS, de modo que los datos de facturación y la información del usuario se mantienen seguros en todo momento.

¿Cuáles son los principales casos de uso y funciones de ISO 15118?

Cuando un VE se enchufa a una estación de recarga compatible, los dos dispositivos abren una sesión de comunicación cifrada. El VE comparte su identidad y sus necesidades de recarga; la estación de recarga las valida con el sistema backend y, una vez autorizada, acuerda un plan de recarga. Este intercambio es la base de todo, desde la autenticación sin fricciones hasta la interacción con la red en tiempo real.

Funciones principales:

• Autenticación y autorización: permite identificar de forma segura al conductor y al vehículo antes de que empiece una sesión.
• Plug & Charge: permite identificar, autorizar y recargar un coche automáticamente al conectarlo, mediante certificados digitales gestionados a través de una infraestructura de clave pública.
• Recarga inteligente: optimiza la velocidad y el momento de la recarga en función de las tarifas eléctricas, la carga de la red y la hora de salida del conductor.
• Vehicle-to-Grid (V2G): admite un flujo de energía bidireccional, de modo que los vehículos pueden tomar energía de la red y también devolverla.

Casos de uso

Autenticación, autorización y Plug & Charge

Los puntos de recarga (CP) compatibles con ISO 15118 permiten a los operadores de puntos de recarga (CPO) ofrecer a los conductores de VE una experiencia de recarga más fluida y segura. El protocolo lo hace posible al establecer un entorno de comunicación fiable entre el VE, el CP y el sistema de gestión de puntos de recarga (CPMS), un software backend centralizado para gestionar cargadores y redes de recarga.

En el escenario habitual, los conductores de VE solo pueden iniciar la recarga después de autenticarse a sí mismos y a su vehículo. Tras la autenticación mediante una app, una tarjeta RFID u otro método, el sistema backend autoriza o deniega la recarga según criterios predefinidos. 

El objetivo de este intercambio de datos es que el CPMS sepa qué conductor recarga qué vehículo, si el conductor puede usar ese cargador concreto y a quién hay que facturar la sesión. Aunque la autenticación y la autorización se completan en segundos, que los conductores tengan que autenticarse físicamente es una molestia añadida.

ISO 15118 simplifica este proceso gracias a la función Plug & Charge. Como su nombre indica, con Plug & Charge los conductores de VE solo tienen que enchufar el vehículo a un CP, y la autorización y la autenticación se producen automáticamente. Esto funciona porque, tras una configuración inicial, el VE guarda la información del conductor y la comparte automáticamente con el CP para que la recarga empiece de inmediato. 

En pocas palabras, un sistema de infraestructura de clave pública gestiona el intercambio de información. Este sistema seguro de gestión de claves públicas utiliza componentes de hardware, de software y de procedimiento para obtener, almacenar y gestionar datos sensibles.

Recarga inteligente

ISO 15118 hace posible la recarga inteligente al establecer una comunicación bidireccional entre el VE y el punto de recarga para fijar velocidades y planes de recarga. El VE envía datos sobre cuánta electricidad necesita y para cuándo. El punto de recarga calcula entonces cuánta energía debe suministrar para cumplir de forma eficiente el plazo y el estado de carga (SOC) requeridos, optimizando factores como las tarifas eléctricas y la carga de la red.

Vehicle-to-Grid (V2G)

ISO 15118 también permite el Vehicle-to-Grid (V2G), es decir, el intercambio bidireccional de energía entre la red y los VE compatibles. Normalmente, la electricidad fluye en un solo sentido: de la red al cargador y del cargador al VE. El V2G invierte ese flujo y permite que los VE envíen la energía almacenada en sus baterías de vuelta a la estación de recarga y a la red.

Esta capacidad ayuda a la red a afrontar los periodos de alta demanda sin activar fuentes de generación de punta como las centrales de carbón, y permite que las baterías de los VE actúen como almacenamiento distribuido para el excedente de energía renovable. ISO 15118-20 introdujo el soporte formal de V2G mediante la transferencia bidireccional de potencia (BPT), disponible tanto para la recarga AC como DC.

Iniciar una sesión V2G implica cuatro pasos clave:

Paso 1: comprobar los servicios de recarga disponibles

El VE envía una solicitud ServiceDiscovery a la estación de recarga para saber qué servicios de recarga ofrece: AC, DC, transferencia inalámbrica de energía (WPT) o dispositivo de conexión automática (ACD). Si la BPT está disponible, el VE puede seleccionarla para recargar y descargar durante la sesión.

Paso 2: intercambiar los límites de recarga 

El VE y la estación de recarga intercambian sus límites técnicos para el flujo de energía bidireccional mediante un par de mensajes ChargeParameterDiscovery. El VE comunica sus límites mínimos y máximos de potencia y corriente tanto para la recarga como para la descarga, así como su demanda de energía objetivo, la energía máxima necesaria para una recarga completa y la energía mínima que necesita de inmediato. La estación de recarga responde con su corriente disponible, su tensión nominal y la frecuencia de la red. Este intercambio mutuo garantiza que ambas partes funcionen dentro de parámetros seguros y compatibles.

Paso 3: calcular y enviar un perfil de potencia a la estación de recarga

Con los límites intercambiados, el VE calcula un perfil de potencia: una secuencia ordenada de valores de tiempo y potencia que forman una curva con la recarga y la descarga previstas a lo largo del tiempo. Los valores positivos indican periodos de recarga y los negativos, periodos de descarga. Así, la estación de recarga puede planificar cuánta potencia debe suministrar o absorber en cada momento de la sesión.

Paso 4: controlar el proceso de recarga en el bucle de recarga

Una vez que empieza el flujo de energía, el VE y la estación de recarga intercambian continuamente mensajes de control bidireccionales. El VE informa de su potencia activa y reactiva actual, mientras que la estación de recarga proporciona consignas de frecuencia objetivo, potencia activa y potencia reactiva. Esta comunicación continua permite a la estación de recarga reaccionar en tiempo real a las condiciones de la red y solicitar servicios auxiliares al VE cuando sea necesario, de modo que el VE se comporte durante toda la sesión como un recurso energético distribuido favorable para la red.

Ciberseguridad

La seguridad de los datos es una cuestión esencial en la recarga de VE. El intercambio de datos dentro del ecosistema del VE se protege mediante capas criptográficas añadidas a las soluciones de hardware y software. ISO 15118, en cambio, incorpora medidas de seguridad propias, por lo que no hace falta una protección de datos ad hoc al usar este protocolo. Protege los datos en varios niveles: mediante autenticación, autorización y cifrado de datos.

¿Por qué es clave ISO 15118 para la adopción del VE?

ISO 15118 es uno de los estándares importantes para el desarrollo continuo del sector de la recarga de VE. Este protocolo de comunicación es un instrumento seguro, fiable y reconocido internacionalmente, compatible con muchas soluciones de hardware y software para VE y con distintas velocidades de recarga. A ello se suma el papel que desempeñará el protocolo a medida que se extiendan las tecnologías de equilibrio de la red.

Ejemplos prácticos de ISO 15118

Estos son algunos ejemplos prácticos de cómo puede usarse ISO 15118:

• Un VE llega a una estación de recarga pública. El VE y la estación de recarga se comunican mediante ISO 15118. El VE envía a la estación de recarga su SOC, es decir, el porcentaje de batería que le queda. 

La estación de recarga también se comunica con un sistema backend que gestiona la infraestructura de recarga. El sistema backend tiene en cuenta la carga actual de la red y fija la potencia de recarga óptima para el VE.

Con esta información, la estación de recarga y el VE acuerdan un plan de recarga. La estación de recarga puede empezar a recargar el VE de inmediato o retrasarlo hasta que la red esté menos saturada. El VE y la estación de recarga siguen comunicándose durante todo el proceso, lo que les permite ajustar la potencia de recarga cuando sea necesario, por ejemplo si cambia la carga de la red o el SOC del VE alcanza un nivel determinado.

• Sigamos con el ejemplo anterior, pero veamos qué ocurre con Plug & Charge. El VE se enchufa a la estación de recarga. 

El VE y la estación de recarga se comunican mediante ISO 15118. El VE envía a la estación de recarga sus datos de identidad para la autorización. La estación de recarga verifica la identidad del VE y lo autoriza a recargar. La estación de recarga inicia la sesión sin ninguna intervención del usuario. 

Para que este proceso funcione, el conductor del VE debe completar una configuración inicial y facilitar sus datos personales y de facturación. Esta información se utilizará después en cada sesión con Plug & Charge.

• En cuanto al V2G, las empresas de energía pueden mejorar sus tarifas eléctricas aprovechando la capacidad de las baterías de los VE en los periodos de alta demanda en lugar de recurrir a fuentes de energía adicionales. En algunos casos, las empresas de energía pueden incluso pagar a los usuarios por participar en eventos V2G, por ejemplo cuando los conductores de VE aportan electricidad a la red en las horas punta o recargan sus vehículos cuando la demanda es baja.

Información adicional sobre ISO 15118

• ISO 15118 lo desarrollan la Organización Internacional de Normalización (ISO) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Esto significa que el protocolo cuenta con la experiencia de dos de las principales organizaciones de normalización del mundo.
• Por su escalabilidad y su gran potencial de crecimiento, los proveedores de software y hardware para VE están interesados en que sus soluciones cumplan la ISO 15118.
• La versión más reciente es ISO 15118-20. Esta versión incluye varias mejoras, como el soporte de V2G, una mayor seguridad y una mejor interoperabilidad.