ISO 15118-20プロトコル

ISO 15118-20プロトコル

ISO 15118-20 プロトコルは、ISO 15118 規格の特定の部分であり、 ISO 15118-2 プロトコルの拡張です。

ISO 15118-20 DC充電セッションのメッセージシーケンス

ISO 15118-20 [ 2 ]に従って実行されるDC充電セッションの充電プロセスを図1に示します。

Typhoon HILツールチェーンにおけるISO 15118-20プロトコルの実装

IEC 61851では、EVCCとSECCはISO 15118-20に準拠した電力線通信（PLC）を介して通信すると定義されていますが、プロトコル自体はEthernetベースであり、Typhoon HILツールチェーンに実装されています。Typhoon HILデバイス（ HIL402、HIL101、HIL404、HIL602+、HIL604、HIL506、HIL606）でサポートされています。EthernetをPLCに変換するには、 Green Phyモジュールなどの追加モデムを使用できます。

電気自動車側の通信は、回路図エディター ライブラリの Communication → EV charging → ISO 15118-20 フォルダーにある ISO 15118-20 EVCC コンポーネントを使用して実装されます。

ISO 15118-20 EVCCコンポーネント

ISO15118-20 EVCCコンポーネントは、プロトコルのEV側を実装します。このコンポーネントは通信インターフェースのみを実装し、コントローラ自体は実装しないことを明記することが重要です。つまり、このコンポーネントはEVCCとSECC間で必要なメッセージを中継するためだけに使用されます。コントローラ（またはロジック）部分は、ユーザーが信号処理コンポーネントを使用して実装する必要があります。

表1 ISO 15118-20 EVCCコンポーネント

成分	コンポーネントダイアログウィンドウ	プロパティ
		中型タイプ 接続タイプ 支払い方法 証明書を含むフォルダをインポートする インポートされたフォルダのパス パスタイプ サポートされているエネルギーサービス コネクタタイプ 制御モード メーター情報を受信する 溶接検出を実行する プリチャージ電圧精度 実行率 ログレベル 充電パラメータ

{ 
    "maximum_charge_power": {"value": 0, 
                             "exponent": 0},
    "minimum_charge_power": {"value": 0, 
                             "exponent": 0}, 
    "maximum_charge_current": {"value": 0, 
                               "exponent": 0}, 
    "minimum_charge_current": {"value": 0, 
                               "exponent": 0}, 
    "maximum_voltage": {"value": 0, 
                        "exponent": 0}, 
    "minimum_voltage": {"value": 0, 
                        "exponent": 0}, 
    "maximum_energy_request":{"value": 0, 
                              "exponent": 0, 
                              "include": True}, 
    "minimum_energy_request":{"value": 0, 
                              "exponent": 0, 
                              "include": True}, 
    "maximum_v2x_energy_request":{"value": 0, 
                                  "exponent": 0, 
                                  "include": False}, 
    "minimum_v2x_energy_request":{"value": 0, 
                                  "exponent": 0, 
                                  "include": False}, 
    "departure_time": {"value": 0, 
                       "include": True}, 
    "minimum_soc": {"value": 0, 
                    "include": False}, 
    "maximum_supporting_points": {"value" : 1024}, 
    "target_soc": {}, 
    "target_energy_request":{"exponent": 0}, 
    "present_voltage":{"exponent": 0}, 
    "target_voltage":{"exponent": 0}, 
    "target_current": {"exponent":0}, 
    "maximum_discharge_power": {"value": 0, 
    "exponent": 0}, 
    "minimum_discharge_power": {"value": 0, 
                                "exponent": 0}, 
    "maximum_discharge_current": {"value": 0, 
                                  "exponent": 0}, 
    "minimum_discharge_current": {"value": 0, 
                                  "exponent": 0}
}

充電パラメータプロパティ値

充電パラメータは、EVの仕様と定格を定義するために使用されます。これらのパラメータは、 DC_ChargeParameterDiscoveryReq 、 ScheduleExchangeReq、DC_PreChargeReq、PowerDeliveryReq 、 CurrentDemandReqなど、さまざまなリクエストメッセージで使用されます。これらのパラメータにはオプションと必須があります。また、これらのパラメータの一部は、選択した制御モードとエネルギーサービスに応じて表に表示されます。定義は表3に記載されています。

Charge パラメータプロパティは、定義済みフィールドを持つ Python 辞書として定義されています。これらのフィールドはすべて、 value 、 exponent 、 include というフィールドを持つ辞書です。これらのフィールドの存在は、パラメータ自体と相関しています。パラメータがオプションの場合、 includeフィールドは必須です。パラメータがRationalNumber型の場合、 exponentは必須です。プロパティが静的な場合、 valueフィールドは必須です。

静的パラメータは、最大充電電力、最小充電電力、最大充電電流、最小充電電流など、充電プロセス中に変化しないパラメータです。一方、動的プロパティは充電プロセス中に値が変化します。動的プロパティには、目標SOC 、目標エネルギー要求、現在の電圧、目標電圧、目標電流があります。これらの値は、コンポーネントの入力端子によって指定されます。

RationalNumberは ISO 15118-20 規格で定義された特殊な型で、値と指数で構成されます。値はshort型（-32768 - 32767）で、指数はbyte 型（-3 - 3）です。実数値は以下の式で計算されます。

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0, 
    "include": True
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0, 
    "include": True
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0, 
    "include": False
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0, 
    "include": False
}

{
    "value": 0, 
    "include": True
}

{
    "value": 0, 
    "include": True
}

{
    "value" : 1024
}

{
    "include" : False
}

{
    "exponent" : 0,
    "include" : True
}

{
    "exponent": 0
}

{
    "exponent": 0
}

{
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

{
    "value": 0, 
    "exponent": 0
}

入出力端子と状態値

信号処理信号は、端子を使用して ISO 15118-20 EVCC コンポーネントとの間でやり取りされます。

出力端子の値が「-1」の場合、その値はSECCが受信したメッセージでは使用されないことを示します。これは、メッセージ内のオプションパラメータに適用されます。

すべての値がすべての端末で正しく使用できるわけではありません。一部の値は整数値、一部の値は実数、一部の値は状態値を使用します。以下のリストは、各端末の使用方法を説明しています。

ISO 15118-20 EVCCコンポーネントの基本ロジック

ISO 15118-20 EVCCコンポーネントはプロトコルインターフェースのみを実装し、コントローラロジックは信号処理コンポーネントを用いて外部で定義されますが、それでも基本的なロジックは存在します。このロジックは、新しいセッションの開始タイミング、終了タイミング、およびいくつかの状態遷移を定義します。

シミュレーションが開始されると、コンポーネントは PP = PP_STATE_CONNECTED かつ CP = CP_STATE_B の場合にのみ新しい通信セッションを初期化します。

次のいずれかの条件が満たされた場合、コンポーネントはセッション停止メッセージを発行します: PP != PP_STATE_CONNECTED、CP = CP_STATE_ERROR、EVChargeComplete = True。

DC 充電時に、EV ターゲット電圧と EVSE 現在の電圧の差が、コンポーネント プロパティで定義されたプリチャージ電圧精度以下 (または等しい) になると、プリチャージから電流需要への移行が発生します。

ISO 15118-20プロトコルメッセージログ

ISO 15118-20 は、ログ メッセージに対して 3 つの異なるログ出力を提供します。

コンソール出力は、システムからのログメッセージをstdout（標準出力）に出力します。HILをシリアル通信でPCに接続し、SSHクライアントソフトウェア（例： PuTTY ）を使用してコンソールを表示すると、標準出力に表示されるメッセージを確認できます。

ファイル出力は、システムからのログメッセージをテキストファイル「iso15118.log」に出力します。プログラム終了後、このファイルはHIL上のパス「/mnt/ext_files/iso15118_20/iso15118.log」で確認できます。このテキストファイルにアクセスする方法の一つは、 WinSCPソフトウェアを使用することです。

UDP出力は、システムからのログメッセージをUDPブロードキャストポートに送信します。メッセージを受信するには、スケマティックエディタのモデルをコンパイルしてHIL SCADAで実行する前に、コンピュータのターミナルからスクリプト「\examples\models\communication protocols\iso 15118\electric vehiclecharge controller\udp log receive.py」を実行する必要があります。メッセージの読み取りを可能にするには、HILとコンピュータが同じブロードキャストアドレス上にある必要があります（同じサブネット上にあり、イーサネット接続でネットワーク接続されている必要があります）。メッセージは、HILデバイスと同じブロードキャストアドレスに接続された複数の異なるコンピュータで読み取ることができます。

仮想HILサポート

Virtual HILは現在このプロトコルをサポートしていません。非リアルタイム環境（例：ローカルコンピュータでモデルを実行する場合）を使用する場合、このコンポーネントへの入力は破棄され、このコンポーネントからの出力はゼロになります。

参考文献

1. 国際標準化機構（ISO）、「ISO 15118、道路車両 - 車両とグリッド間の通信インターフェース - パート1：一般情報およびユースケース定義」、2013年、1～45ページ
2. 国際標準化機構（ISO）、「ISO 15118、道路車両 - 車両とグリッド間の通信インターフェース - パート20：第2世代ネットワーク層およびアプリケーション層の要件」、2022年、138～240ページ
3. 国際電気標準会議（IEC）、「IEC 61851、電気自動車導電性充電システム - パート23：DC電気自動車充電ステーション」、2014年