Sähköauton mallin tunnistaminen CCS-latauskommunikaation avulla

Abstract

Tämän työn tavoitteena on tunnistaa ladattavan sähköauton merkki ja malli eurooppalaisen Combined Charging System (CCS) -pikalatauskommunikaation antamien tietojen avulla. Kirjallisuustutkimuksella selvitetään CCS-pikalataustapahtuman kulku latauksen aloittamisesta lopetukseen. Lisäksi selvitetään CCS-latauksen matalan tason kommunikaatio standardin IEC 61851-1 määrittelemänä ja korkean tason kommunikaatio standardin DIN 70121 ja standardisarjan ISO/IEC 15118 määrittelemänä. Empiirisellä kokeella selvitetään miten viisi eri merkkistä ja mallista CCS-ladattavaa autoa eroavat toisistaan latauskommunikaatiossa näkyvien tietojen osalta. Lopuksi kehitetään algoritmi kerätyn tiedon pohjalta, joka tunnistaa CCS-ladattavan auton latauksen alkaessa.

Eri autoissa havaitaan lukuisia eroja kommunikaation suhteen. Matalan tason kommunikaatiossa BMW i3:sta ja Volkswagen e-Golfista mitataan Control Pilot (CP) jännitteiksi jopa yli 500 mV eroavat arvot CP-tilassa B. Korkean tason kommunikaatiossa eroja nähdään latauksen aloitusvaiheessa, latauksen aikana ja latauksen lopetuksessa. Latauksen aloitusvaiheessa aika viimeisestä SECC Discovery Request viestistä ensimmäiseen Cable Check Request viestiin eroaa e-Golfin ja Audi e-tronin välillä melkein 10 sekuntia. Latauksen aikana osa autoista kertoo kuinka kauan akun täyteen lataaminen kestää, joka on riippuvainen auton akun koosta, latausnopeudesta ja akun varaustasosta. Autontunnistusalgoritmiin valitaan 10 kappaletta parametreja, joista on kerätty tietokantaan tietoa 11 eri autosta useasta eri lataustapahtumasta. Latauksen alkaessa algoritmi vertaa kerättyä tietoa ladattavaan autoon.

CCS-ladattava sähköauto tunnistetaan maksimi- ja tavoitejännitteen, viestiketjun yksilöivän tunnuksen, latausjännitteen sekä auton latauskommunikaatioyksikön MAC-osoitteen avulla. Näiden lisäksi mallin varmempaan tunnistamiseen voidaan käyttää useita muita kommunikaatiossa esiintyneitä eroja. Autontunnistus mahdollistaa asiakkaiden profiloinnin, joka taas mahdollistaa kohdennettujen palveluiden tarjoamisen. Algoritmia parantamalla voitaisiin tunnistuksen avulla tuoda asiakkaille tarkempi tieto latauksen valmistumisajasta ja tarjota autolle huoltopalvelua akun kunnon heikennyttyä.

The goal of this thesis is to recognize an electric car's make and model from the data that can be accessed during fast charging using the European Combined Charging System (CCS) connector. Literature research is used to find out about the sequence of the CCS fast charging from the beginning to the end. It is also used to find out about the low layer communication according to the standard IEC 61851-1 and the high layer communication according to DIN 70121 and the standard series ISO/IEC 15118. Empirical studies are used to find out how five different CCS chargeable car makes differ from each other regarding the charging communication. In the end, based on the collected information, an algorithm is developed to recognize a CCS chargeable car in the beginning of a charging.

Numerous differences are identified in different cars regarding the charging communication. In the low layer communication, BMW i3 and Volkswagen e-Golf differ over 500 mV in Control Pilot (CP) voltage in CP state B. In the high layer communication, differences are identified in the beginning of the charging, during the charging, and in the end of the charging. In the beginning of a charging, the time from the last SECC Discovery Request message to the first Cable Check Request message differs almost 10 s for the e-Golf and the Audi e-tron. During the charging, some of the cars tell how long it is going to take to get a full charge. The time is proportional to the size of the car's battery, the charging speed and the battery's state of charge. 10 parameters are chosen for the car recognition algorithm. All 10 of them have been gathered information for from 11 different car makes from several different chargings. In the beginning of a charging, the algorithm compares the gathered information to the information from a car being charged.

A CCS chargeable car is recognized from the maximum and target voltages, an ID that identifies the thread, the charging voltage and the car charging controller MAC address. Also, in order to make more certain recognition of the car model, several more differences found out can be used. The car recognition makes it possible to profile customers which in turn allows offering allocated services to customers. After improving the algorithm, it would be possible to bring customers more accurate details about the charging finish time and offer service for the car after the battery condition has gone bad.