HIL-Tests für Plug-and-Charge-Funktionen

In this use case, the behavior of the different PKI participants is simulated for comprehensive testing of plug-and-charge features.

  • Test erweiterter Funktionen gemäß dem Ladekommunikationsstandard ISO 15118-2, einschließlich Plug-and-Charge (PnC) und Mehrwertdienste (Value-added Services, VAS)
  • Unterstützung der Transport-Layer-Security (TLS)-Verschlüsselung und Verarbeitung von Schlüsseln und Zertifikaten

Aufgabe

Durch erweiterte Ladefunktionen wie Plug-and-Charge (PnC) und Mehrwertdienste (Value-added Services, VAS) kommen weitere Teilnehmer zum Ladevorgang hinzu. Dadurch steigen die Anforderungen an die Ladekommunikation kontinuierlich, insbesondere im Hinblick auf Sicherheit, Datenintegrität und Authentizität der Kommunikationspartner. Bei Integrationstests für Elektrofahrzeuge muss das Verhalten aller Teilnehmer an der Ladeinfrastruktur und der Public Key Infrastructure (PKI) simuliert werden, um die Robustheit des Ladevorgangs zu validieren und sicherzustellen.

Herausforderung

Die PnC-Funktion, die in dem Standard ISO 15118-2 beschrieben ist, ermöglicht automatisierte Kommunikations- und Abrechnungsprozesse zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation. Der Kunde muss dafür nur noch das Ladekabel in das Fahrzeug stecken und der Ladevorgang beginnt. Einfache Ladevorgänge sind ein zentraler Faktor für die Akzeptanz der Elektromobilität. Um eine einwandfreie Authentifizierung zu erreichen, müssen die Ladestation und das Elektrofahrzeug jedoch eine große Menge besonders sensibler Daten austauschen, wie zum Beispiel persönliche Daten, Zahlungsinformationen oder Verträge. Eine sichere Datenübertragung ist hierbei unerlässlich. Dies erfordert die Einrichtung einer Public Key Infrastructure (PKI), also eines Systems zur Verwaltung digitaler Zertifikate, die für eine sichere digitale Kommunikation erforderlich sind. Bei Ladeanwendungen umfasst diese PKI verschiedene Teilnehmer, darunter Technische Betreiber von Ladeinfrastruktur (Charge Point Operators, CPOs), Anbieter von E-Mobilitätsdiensten (E-Mobility Service Providers, EMSPs) und Hersteller von Elektrofahrzeugen.

Für die Entwicklung intelligenter Ladetechnologien bedeutet dies, dass alle zusätzlichen Funktionen im Zusammenhang mit der PnC-Funktion, einschließlich des Abrechnungsprozesses, der Sicherheitsmerkmale und der Datenübertragung, gründlich getestet und validiert werden müssen. Nur so können eine sichere Authentifizierung, zuverlässige Abrechnungsprozesse, die volle Interoperabilität der Teilnehmer und der Schutz der Kundendaten gewährleistet werden.

Verschlüsselte Kommunikation ist jedoch auch für andere Funktionen, zum Beispiel für Mehrwertdienste (VAS), erforderlich, damit der betreffende Anbieter differenzierte Dienste auf der Grundlage proprietärer Kommunikation über einen standardisierten Kanal anbieten kann.

Das Testen all dieser Sicherheitsmerkmale erfordert die Simulation einer vollständigen Testumgebung oder die Verwendung einer produktiven PKI.

Lösung

Für den Test von Ladetechnologien bietet dSPACE die Smart Charging Solution an, die für umfassende Tests aller im PnC-Kontext relevanten Funktionen um das Smart Charging PlugAndCharge Software Module erweitert werden kann. Die im Standard ISO 15118-2 beschriebene PnC-Funktion verwendet innerhalb der PKI die Transport Layer Security (TLS)-Verschlüsselung und erfordert daher die Verarbeitung von Zertifikaten und die Verwendung von Schlüsseln. Die Hardware-Komponente der dSPACE Smart Charging Solution, das DS5366 Smart Charging Interface, ist in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen und die verschiedenen Teilnehmer der PKI zu simulieren.

Beim Testen der erweiterten Ladefunktionen liegt der Schwerpunkt auf der Sicherstellung des korrekten Verhaltens der verschiedenen Sicherheitsfunktionen, die für die Plug-and-Charge-Kommunikation erforderlich sind. Hier unterstützt Sie die dSPACE Lösung bei allen relevanten Aufgaben, unter anderem:

  • Installieren und Aktualisieren von Zertifikaten
  • Sicherstellung einer ISO-15118-konformen Zertifikatsabwicklung
  • Testen der zahlungsbezogenen Vertragsabwicklung
  • Validierung aller Zahlungsschritte

Da alle Zertifikate ein Verfallsdatum haben, unterstützt unsere Testlösung auch Tests mit unterschiedlichen Gültigkeitsdauern.

Was die erweiterten Back-end-Funktionen betrifft, so sieht die ISO 15118-2 bereits einen speziellen Kanal für die Übertragung zusätzlicher Daten zwischen dem Elektrofahrzeug und einem entsprechenden Kommunikationspartner über die Ladestationen (EVSE) vor. Dieser Kanal kann für verschiedene Zwecke genutzt werden, zum Beispiel für die Verbindung mit einem Webserver, für Smart-Home-Anwendungen oder für ein Flottenmanagementsystem für Lastwagen oder einen Mietwagenpool. Diese erweiterten Funktionen werden als Mehrwertdienste (Value-added Services, VAS) bezeichnet und können ebenfalls mit der dSPACE Lösung getestet werden.

Conformance Tests

To ensure interoperability between electric vehicles and charging stations, a considerable number of charging-standard-specific tests has to be implemented and executed. The Smart Charging ISO 15118-4 Conformance Test Suite provides standardized conformance tests for this purpose. Learn how to carry out these tests with our dSPACE solutions.

Grundlegende Informationen

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