Wie Open-Source-Software die Einführung von Standards für das Laden von Elektrofahrzeugen vorantreibt

Prognosen zufolge wird die Zahl der Elektrofahrzeuge (EVs) bis 2030 mehr als 60 % des weltweiten Fahrzeugumsatzes ausmachen. Demzufolge muss auch die Anzahl der Ladestationen für Elektrofahrzeuge proportional wachsen. Es besteht ein klarer Bedarf an einer zuverlässigen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Uneinheitliche Anschlüsse, Steckertypen und Ladeprotokolle für Elektrofahrzeuge können allerdings die Reichweitenangst verstärken und sogar die Kaufentscheidungen der Fahrer beeinflussen. Besonders wenn sie sich unsicher sind, ob das gewünschte Fahrzeug mit den Ladegeräten kompatibel ist, die sie für kurze oder lange Fahrten benötigen.

Die Antwort auf die Bedenken der E-Autofahrer und die Vereinfachung des Ladevorgangs scheinen auf der Hand zu liegen: die Verwendung von E-Ladestandards für Ladestationen, die die Kompatibilität zwischen fast allen E-Fahrzeugen und dem Stromnetz ermöglichen, auch als Interoperabilität bezeichnet.

„Standards sind wichtig, damit E-Fahrzeuge über gemeinsame Protokolle und Schnittstellen mit Ladestationen kommunizieren können und Ladestationen über standardisierte Schnittstellen für die Kommunikation mit Energieversorgern verfügen“, bemerkt Henrik Mannesson, General Manager für Energieinfrastruktur in unserem Unternehmen.

„Um die Energiewende und die Transformation zu Elektrofahrzeugen erfolgreich voranzutreiben ist es extrem wichtig, dass Sie Ihr Elektrofahrzeug aufladen können und sich dabei keine Gedanken über den richtigen Adapter oder Anschluss machen zu müssen“, meint Brandon Kanter, Systemmanager für Elektroladelösungen.

Da es zahlreiche Hersteller von Elektrofahrzeugen und verschiedene Arten von Ladegstationen gibt, ist der Weg zur Standardisierung komplex. Standardisierungsbemühungen erfordern sowohl Software als auch Hardware, wobei Open-Source-Software dabei besonders wichtig ist. Aufgrund ihrer Zugänglichkeit und ihrer kollaborativen Eigenschaften hat Open-Source-Software das Potenzial, Interoperabilitätsprobleme zu lösen.

Open-Source-Software, Standardisierung und Marktwachstum

Bei Open-Source-Software handelt es sich um eine Sammlung von Softwarestacks oder um eine Sammlung von Code welcher es einem Gerät oder System wie einer Ladestation ermöglicht, eine Aktion wie die Kommunikation mit einem Elektrofahrzeug durchzuführen. Jeder kann auf den Code von Open-Source-Software zugreifen und etwas dazu beitragen, was im Zusammenhang mit Standards von besonderem Nutzen ist.

In so genannten Plugfests testen Entwicklungsingenieure die Kompatibilität ihrer Stacks mit verschiedenen Elektrofahrzeugen – die besten Softwarestacks können standardisiert werden. „Der Stack wird zum Standard, weil ihn alle getestet, Feedback abgegeben und sich geeinigt haben. Jetzt können wir alle diesen Softwarestack nutzen“, so Artem Aginskiy, General Manager für Arm®-basierte Prozessoren.

Die Zugänglichkeit und die kollaborativen Eigenschaften von Open-Source-Software sind für die Hersteller von EV-Ladegeräten in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Mit einem standardisierten Stack können Hersteller von EV-Ladegeräten Herausforderungen in Bezug auf die Interoperabilität meistern. Hersteller von Ladegeräten profitieren von einer schnelleren Marktreife und geringeren Entwicklungskosten, weil Open-Source-Software so zugänglich ist. Hersteller können die Nachfrage nach einer erweiterten Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge befriedigen. Auch die Systemzuverlässigkeit verbessert sich. Da mehrere Personen denselben Code überprüfen und Fehler suchen, werden Softwareprobleme schneller gefunden und gelöst.

Für Besitzer von Elektrofahrzeugen bedeutet eine standardisierte Software nicht nur eine Erleichterung beim Fahren und Laden, sondern sie können sich auch auf eine verbesserte langfristige Unterstützung einstellen. Mit anderen Worten: Da jeder zur Open-Source-Software beitragen kann, müssen sich die Besitzer von Elektrofahrzeugen keine Sorgen machen, dass sich ihre Ladeerfahrung ändert, wenn ein Hersteller von EV-Ladegeräten sein Produkt nicht mehr anbietet. Die verbesserte Zuverlässigkeit und Einheitlichkeit beim Laden kann das Vertrauen der Fahrer erhöhen und die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen vorantreiben.

Durch den transparenten Quellcode der Ladestationen (und die darin enthaltenen Protokollimplementierungen) können Hersteller von Elektrofahrzeugen sicherstellen, dass ihre proprietären Lösungen (Closed Source) mit der am anderen Ende des Fahrzeugs implementierten Ladeinfrastruktur kompatibel bleiben.

Wie TI Open Source einsetzt

Unser Unternehmen hat die Umstellung auf Open-Source-Software vollzogen. Dies wurde sowohl durch die Unterstützung der Entwicklung und Einführung von Standards als auch durch die Bereitstellung eines breiten Spektrums von Referenzdesigns für das Laden von Elektrofahrzeugen erreicht.

Die Standardisierung von Open-Source-Software ermöglicht eine weitere Optimierung der Hardware. „Unsere Arm-basierten Prozessoren laufen unter Linux-Standarddistributionen, sodass Hersteller unsere Hardware einfach in ihre Ladesysteme integrieren können“, so Brandon. Unsere Prozessoren unterstützen auch Erweiterungen durch Bausteine für kabelgebundene und drahtlosen Kommunikation über verschiedene Protokolle, je nach den Anforderungen der Ladestation.

Die Unterstützung durch unser Unternehmen geht über die Hardware hinaus. Wir bieten auch direkte Unterstützung bei der Softwareentwicklung. „Wir haben mit Dritten zusammengearbeitet, um ein Servicekit für Elektrofahrzeuge zu entwickeln – ein EV-Lade-Referenzdesign, mit dem Designer EV-Ladestationen implementieren können“, bemerkt Artem.

Wir haben auch gemeinsam mit Dritten Veranstaltungen für die Open-Source-Community organisiert. Unsere „Upstream-First“-Mentalität bedeutet, dass wir Drittanbieter bei der Einführung von Open Source unterstützen, bevor ein Gerät allgemein verfügbar ist, damit sie den Code für einen bestimmten Standard vorab testen können. So können sie schnell mit der Arbeit beginnen und mögliche Hürden für Softwaretreiber beseitigen.

Open Source und die Zukunft

Da immer mehr Anbieter von EV-Ladelösungen die Open-Source-Technologie einführen und darauf aufbauen, haben EV-Ladenetze das Potenzial, neue Maßstäbe in der Interoperabilität mit dem Stromnetz zu setzen.

„Eine Ladestation hat zwei Seiten – die Seite für Elektrofahrzeuge und die Seite, die Strom vom örtlichen Stromversorger bezieht“, erklärt Henrik. „Sie möchten eine nahtlose Verbindung auf beiden Seiten erreichen, damit Ladestation und Energieversorger bidirektional kommunizieren können.“

Die Interoperabilität von Elektrofahrzeugen ist ein wichtiger Teil dieser Vision. Durch die gemeinsame Nutzung von Daten in standardisierter Form kann sich das Stromnetz besser anpassen und die Netzauslastung verringern, das Netz entlasten oder die Kapazität erhöhen. Selbst im Wohnsektor ermöglichen die durch Open Source erreichten Industriestandards den Einsatz bidirektionaler Ladelösungen, um das Stromnetz intelligent zu entlasten und so eine Überlastung zu verhindern. Das bedeutet, dass geladene E-Fahrzeuge bei hohen Preisen Strom in das Netz einspeisen und bei niedrigen Preisen Strom aus dem Netz verbrauchen können.

Die durch Open Source ermöglichten Fortschritte haben das Potenzial, die Verbreitung von Elektrofahrzeugen zu fördern, das Vertrauen der Verbraucher in die Zuverlässigkeit und Zugänglichkeit von Ladestationen und die Ladeerfahrung zu verbessern und die dringend benötigte Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge aufzubauen.

„Eine Einigung darüber, wie die verschiedenen Komponenten miteinander verbunden werden, ist nicht nur für TI von Vorteil, sondern auch für Verbraucher und für das Wachstum und die Nachhaltigkeit der Elektrofahrzeugbranche“, meint Brandon. „Alle leisten einen Beitrag und wir sind stolz, ein wichtiger Teil davon zu sein.“