Sollte TLS weggelassen werden, um einen schnelleren Start der Ladevorgänge zu erreichen?

Die Funktion Plug&Charge (kurz P&C oder PnC) nach ISO 15118 ermöglicht eine benutzerfreundliche und sichere Schnittstelle zwischen dem Elektrofahrzeug und einer Ladestation, die eine zusätzliche Benutzeraktion zur Autorisierung für jeden Ladevorgang überflüssig macht. Nach der einmaligen Registrierung des Fahrzeugs und der Autorisierung für eine Bezahlfunktion verbindet der Nutzer bei jedem Ladevorgang einfach das Elektrofahrzeug und die Ladestation mit dem Ladekabel. Das Fahrzeug überträgt automatisch die zur Autorisierung des Bezahlvorgangs erforderlichen Daten an die Ladestation.

Damit entfällt für den Nutzer die Notwendigkeit, den Autorisierungsprozess über Ladekarten, Zahlungskarten, Apps oder Webschnittstellen durchzuführen.

"Plug&Charge" auf der Grundlage von ISO 15118 gilt aus mehreren Gründen als der beste Authentifizierungsmodus, insbesondere im Zusammenhang mit dem Laden von Elektrofahrzeugen (EV). Hier finden Sie einen detaillierten Überblick über die Gründe, warum er sich auszeichnet:

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Nahtlose Benutzererfahrung

• Automatische Authentifizierung: Plug&Charge ermöglicht es dem E-Fahrzeug, sich automatisch an der Ladestation zu authentifizieren, sobald es eingesteckt ist. Damit entfällt für die Fahrer die Notwendigkeit, RFID-Karten, mobile Apps oder andere manuelle Methoden zur Authentifizierung zu verwenden.
• Bequemlichkeit: Der gesamte Prozess ist rationalisiert und bietet ein müheloses Ladeerlebnis. Die Fahrer schließen ihr Fahrzeug einfach an und der Ladevorgang beginnt sofort, was ihn äußerst benutzerfreundlich macht.

Erhöhte Sicherheit

• TLS-Verschlüsselung: Die Verwendung von Transport Layer Security (TLS) stellt sicher, dass die Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation verschlüsselt wird, was einen robusten Schutz gegen Abhören, Manipulation und Fälschung bietet.
• Zertifikatsbasierte Authentifizierung: Plug&Charge verwendet eine Public Key Infrastructure (PKI) zur Authentifizierung des Fahrzeugs und der Ladestation. Dies beinhaltet digitale Zertifikate, die die Identitäten beider Parteien verifizieren und ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten.

Normung

• ISO 15118-Konformität: Da Plug&Charge auf der ISO-Norm 15118 basiert, ist es mit verschiedenen Fahrzeugmarken und -modellen sowie Ladestationen kompatibel. Diese Standardisierung fördert eine breite Akzeptanz und Kompatibilität.
• Zukunftssicher: Die Norm ist zukunftskompatibel und berücksichtigt künftige Fortschritte und Funktionen in der EV-Technologie und Ladeinfrastruktur.

Effizienz und Verlässlichkeit

• Verkürzte Transaktionszeiten: Die automatisierte Natur von Plug&Charge reduziert die Zeit für die Authentifizierung und die Zahlungsabwicklung, was zu schnelleren und effizienteren Ladevorgängen führt.
• Geringere Fehlerquote: Manuelle Authentifizierungsmethoden können anfällig für Fehler oder Ausfälle sein, wie z. B. verlorene RFID-Karten oder Verbindungsprobleme mit der App. Plug&Charge minimiert diese Risiken, indem der Prozess automatisiert wird.

Verbesserter Datenschutz

• Anonymisierte Transaktionen: Die Verwendung digitaler Zertifikate kann zur Anonymisierung von Transaktionen beitragen und die persönlichen Daten des Nutzers während des Authentifizierungs- und Zahlungsprozesses schützen.
• Benutzerkontrolle: Die Nutzer haben eine bessere Kontrolle über ihre Daten und deren Verwendung, da die Kommunikation sicher über das bordeigene System des Fahrzeugs verwaltet wird.

Wirtschaftlicher Nutzen

• Niedrigere Betriebskosten: Die automatisierte Authentifizierung reduziert den Bedarf an umfangreichem Kundensupport und Infrastruktur für die Handhabung von Authentifizierungs-Token wie RFID-Karten.
• Skalierbarkeit: Das System ist skalierbar und ermöglicht eine einfache Integration in verschiedene Gebührennetze und Abrechnungssysteme, was zu Kosteneinsparungen für Betreiber und Nutzer führen kann.

Interoperabilität

• Netzübergreifende Kompatibilität: Da Plug&Charge einem gemeinsamen Standard folgt, ermöglicht es die Interoperabilität zwischen verschiedenen Ladenetzwerken. Das bedeutet, dass ein Elektrofahrzeug an jeder kompatiblen Station laden kann, ohne dass mehrere Konten oder Authentifizierungsmethoden erforderlich sind.

Obwohl P&C die einfachste und sicherste Authentifizierungs- und Autorisierungsmethode für die EV-Fahrer ist, müssen zahlreiche Systeme unterschiedlicher Marktrollen im Hintergrund miteinander kommunizieren und die Sicherheit der Kommunikation muss gewährleistet sein.

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TLS (Transport Layer Security) ist eine wichtige Komponente der P&C-Norm ISO 15118 und bietet wesentliche Sicherheitsfunktionen wie Verschlüsselung, Datenintegrität, Authentifizierung und Vertraulichkeit. Diese Funktionen sind von grundlegender Bedeutung für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von EV-Ladesystemen, den Schutz von Benutzerdaten und den Aufbau von Vertrauen in das gesamte EV-Ökosystem. TLS regelt die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen (EVs) und der Ladeinfrastruktur, und zwar aus mehreren Gründen:

Datensicherheit

TLS sorgt dafür, dass die zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation übertragenen Daten verschlüsselt werden. Diese Verschlüsselung schützt sensible Informationen wie Zahlungsdetails, Benutzerauthentifizierungsdaten und fahrzeugspezifische Informationen vor dem Abfangen und Lesen durch Unbefugte.

Integrität

TLS bietet Datenintegrität und stellt sicher, dass die zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation ausgetauschten Nachrichten während der Übertragung nicht verfälscht werden. Dies ist wichtig, um das Vertrauen in den Kommunikationsprozess aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass beide Parteien mit authentischen und unveränderten Informationen arbeiten.

Authentifizierung

TLS ermöglicht die gegenseitige Authentifizierung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation. Das bedeutet, dass beide Parteien die Identität des jeweils anderen verifizieren können, um sicherzustellen, dass das Elektrofahrzeug mit einer legitimen Ladestation verbunden ist und umgekehrt. Dies ist wichtig, um betrügerische Aktivitäten und unbefugten Zugang zu verhindern.

Vertraulichkeit

Durch die Verschlüsselung des Kommunikationskanals gewährleistet TLS die Vertraulichkeit der ausgetauschten Daten. Dies ist besonders wichtig, um die Privatsphäre der Nutzer zu schützen und zu verhindern, dass sensible Informationen an Abhörgeräte weitergegeben werden.

Einhaltung von Vorschriften

Die Implementierung von TLS hilft Herstellern und Betreibern bei der Einhaltung verschiedener gesetzlicher und branchenspezifischer Standards in Bezug auf Datenschutz und Cybersicherheit. Dies wird immer wichtiger, da die Vorschriften zum Datenschutz und zur Datensicherheit immer strenger werden.

Vertrauen der Nutzer

Die Verwendung von TLS trägt dazu bei, das Vertrauen der Nutzer in die Ladeinfrastruktur zu stärken. Wenn die Nutzer wissen, dass ihre Daten durch robuste Sicherheitsmaßnahmen geschützt werden, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie E-Fahrzeuge und Ladedienste annehmen und nutzen.

Sichere Firmware-Updates

TLS kann auch zur Sicherung von Firmware-Updates sowohl für E-Fahrzeuge als auch für Ladestationen verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Updates sicher übertragen werden und während des Übertragungsvorgangs nicht gefährdet sind.

In letzter Zeit gab es zahlreiche Diskussionen darüber, ob auf TLS verzichtet werden sollte, um den Beginn eines Ladevorgangs zu beschleunigen. Leider wurden diesbezüglich keine zuverlässigen Messungen durchgeführt, sondern nur Vermutungen angestellt.

Hubject verfügt über ein spezialisiertes Team, das Interoperabilitätstests für Hersteller von Fahrzeugen (EV) und Ladestationen (EVSE) sowie für Betreiber von Ladestationen (CPOs) anbietet, die ihr eigenes Ladestationsmanagementsystem (CPMS) betreiben, um Interoperabilitäts- und Konformitätsprobleme in der Praxis zu vermeiden. Viele bekannte Unternehmen haben diesen Service genutzt, um ihre Software/Hardware-Einführungen zu unterstützen.(https://www.hubject.com/ecosystem-overview)

Durch die Bereitstellung dieser Dienste war Hubject in der Lage, viele Logdateien mit verschiedenen EVSE- und EV-Kombinationen zu erhalten. Abb. 2 zeigt ein reales Live-Beispiel einer Plug&Charge-Sitzung zwischen einem BMW X1e und einem IoCharger IOCAH30-Ladegerät. Die realen Messungen zeigen, dass die Schätzungen für den TLS-Handshake und für die Vertragsvalidierung um ca. 170% zu hoch liegen. In absoluten Zahlen dauert der TLS-Handshake nur 1,52 Sekunden, bietet aber im Vergleich zu allen anderen Ladeprotokollen wie DIN Spec 70121 (DC-Laden) oder IEC 61851 (AC-Laden) einen erheblichen Sicherheitsgewinn (siehe oben erwähnte TLS-Vorteile).

Die Zukunft der E-Mobilität (Elektromobilität) wird eine Vielzahl innovativer Dienstleistungen bringen, die den Komfort, die Effizienz und die Integration von Elektrofahrzeugen in den Alltag verbessern werden. Hier sind einige der wichtigsten Dienstleistungen, die erwartet werden:

Integration von Fahrzeugen in das Stromnetz (V2G)

• Bidirektionales Aufladen: E-Fahrzeuge können nicht nur Strom aus dem Netz beziehen, sondern auch Strom in das Netz zurückspeisen. Dies kann zur Stabilisierung des Netzes in Zeiten hoher Nachfrage beitragen und den E-Fahrzeugbesitzern zusätzliche Einnahmen verschaffen.
• Energiemanagement: Die V2G-Technologie wird ausgefeiltere Energiemanagementsysteme ermöglichen, die eine bessere Integration erneuerbarer Energiequellen und eine Verringerung der gesamten CO2-Bilanz erlauben.

Intelligente Ladelösungen

• Dynamische Preisgestaltung: Die Ladestationen werden dynamische Preise anbieten, die sich an der Nachfrage, der Tageszeit und den Netzbedingungen orientieren und die Nutzer dazu ermutigen, in den Schwachlastzeiten zu laden.
• Automatische Planung des Ladevorgangs: Die E-Fahrzeuge planen ihre Ladevorgänge automatisch, um die Kosten und die Auswirkungen auf das Stromnetz zu optimieren und sicherzustellen, dass sie dann geladen werden, wenn der Strom am günstigsten und am meisten vorhanden ist.

Kabelloses Aufladen

• Induktives Aufladen: Kabellose (induktive) Ladepads, die auf Parkplätzen und in Garagen installiert werden, ermöglichen das Aufladen von E-Fahrzeugen, ohne dass eine Steckdose benötigt wird. Diese Technologie wird den Komfort erhöhen und den Verschleiß der Ladestecker verringern.
• Aufladen während der Fahrt: Mit experimentellen Technologien wird die Möglichkeit erforscht, E-Fahrzeuge während der Fahrt auf speziell ausgerüsteten Straßen aufzuladen, um ihre Reichweite zu erhöhen und die Ausfallzeiten zu verringern.

Integrierte Mobilitätsplattformen

• Multimodaler Transport: Plattformen, die verschiedene Verkehrsträger (z. B. E-Fahrzeuge, E-Bikes, öffentliche Verkehrsmittel) integrieren, werden nahtlose Lösungen für die Reiseplanung und Bezahlung bieten und so den Komfort nachhaltiger Reisen erhöhen.
• Abonnement-Dienste: Die Nutzer werden Zugang zu Abonnementmodellen für verschiedene Fahrzeugtypen haben, so dass sie flexibel das richtige Verkehrsmittel für unterschiedliche Bedürfnisse wählen können, ohne sich an den Besitz zu binden.

Autonomes Fahren und geteilte Mobilität

• Autonomes Ride-Sharing: Vollständig autonome Elektrofahrzeuge werden Mitfahrdienste anbieten, die den Bedarf an privaten Autos reduzieren und den Stadtverkehr optimieren.
• Selbständiges Parken und Aufladen: Autonome Fahrzeuge werden in der Lage sein, selbst zu parken und aufzuladen, was die Effizienz der städtischen Raumnutzung verbessert und sicherstellt, dass E-Fahrzeuge immer einsatzbereit sind.

Erweiterte Navigation und Konnektivität

• Routen-Optimierung: Fortschrittliche Navigationssysteme optimieren die Routen auf der Grundlage von Echtzeit-Verkehr, Wetter und der Verfügbarkeit von Ladestationen und sorgen so für eine effiziente Fahrt und weniger Reichweitenangst.
• Vernetzte Autodienste: Elektroautos werden mit Smart-Home-Systemen und IoT-Geräten integriert und ermöglichen Funktionen wie die Vorkonditionierung der Kabinentemperatur, Ferndiagnose und Wartungsplanung.

E-Mobilitäts-Hubs

• Integrierte Service-Zentren: Zentren, die verschiedene Dienstleistungen wie Aufladen, Wartung, Einzelhandel und Gastronomie vereinen und so bequeme Orte schaffen, an denen E-Fahrzeugnutzer sowohl ihre Fahrzeuge als auch sich selbst aufladen können.

Personalisierte Benutzererfahrungen

• KI und maschinelles Lernen: Personalisierte Empfehlungen für Ladezeiten, Routen und Wartung basierend auf individuellen Fahrmustern und Vorlieben.
• Verbesserte Unterhaltung im Auto: Integration von fortschrittlichen Unterhaltungs- und Produktivitätsdiensten, die die Zeit im Auto angenehmer und produktiver machen.

Die Zukunft der E-Mobilität verspricht ein umfassendes Ökosystem, das nicht nur den Besitz und die Nutzung von E-Fahrzeugen bequemer und effizienter macht, sondern sie auch nahtlos in die breitere Energie- und Verkehrsinfrastruktur integriert. All dies erfordert ein hohes Maß an Sicherheit, und die ISO 15118 mit TLS-Unterstützung ist bisher der beste und standardisierte Weg, um diese Anforderungen zu erfüllen.

Eine ausführlichere technische Beschreibung einschließlich detaillierter Protokolldateien ist auf Anfrage erhältlich. Wenn Sie Interesse haben, wenden Sie sich bitte an info@hubject.com.