Laut der Marktforschung von Business Wire gab es im Jahr 2020 0,7 Millionen Fahrzeuge mit V2X-Fähigkeit, und diese Zahl wird bis 2025 voraussichtlich auf 35 Millionen ansteigen.

V2V und V2I haben ähnliche Protokolle für die Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug und der Infrastruktur, bei der es sich um jede stabile oder unbewegliche Struktur wie ein Haus, ein Verkehrssystem oder ein Gebäude handeln kann. Die V2G-Kommunikation hilft Elektrofahrzeugen beim nahtlosen Senden und Empfangen von Energieverbrauchs- und Verfügbarkeitsdaten. Mit Hilfe von V2G können Fahrzeuge zu einer Quelle von Reservestrom werden, wenn das Stromnetz benötigt wird. In diesem Blog wird dies näher erläutert.

Um die Kommunikation herzustellen, muss das Fahrzeug jedoch in der Lage sein, Signale über verschiedene Industriestandardprotokolle zu übertragen. Diese variieren je nach den behördlichen Richtlinien, den Übertragungsfrequenzen, der Art der Kommunikation und der geografischen Lage der Endanwendung. Im Folgenden werden die verschiedenen Fahrzeugkommunikationen und -protokolle erläutert:

V2V/V2I-Kommunikation

V2I fällt unter den Begriff V2V, da es sich um die Kommunikation mit stationären Objekten (Haus, Verkehrssystem, Gebäude usw.) handelt und dieselben Kommunikationsprotokolle für die Datenverarbeitung verwendet. Fahrzeug-zu-Fahrzeug- (V2V) und Fahrzeug-zu-Infrastruktur- (V2I) Verbindungen basieren auf den IEEE 802.11p Kommunikationsstandards, die auf der Daten- und der physikalischen Ebene arbeiten und die Kommunikation zwischen Fahrzeugen ermöglichen.

Eines der branchenüblichen Kommunikationsprotokolle ist Dedicated Short Range Communication (DSRC) auf der Grundlage von IEEE 802.11p. Es handelt sich dabei um ein Wi-Fi-ähnliches Kommunikationsprotokoll, das im 5,9-GHz-Frequenzband arbeitet. Es deckt eine Entfernung von 300 bis 1000 Metern ab, wenn das Fahrzeug auf der Autobahn fährt, und deckt damit eine große Reichweite für die Kommunikation ab, die die anderen Sensoren im Fahrzeug wie LiDAR, RADAR und Kameras nicht abdecken können.

DSRC oder 802.11p ist in den USA weithin akzeptiert. Ein weiteres Protokoll für die V2V-Kommunikation ist C-V2X (Cellular-V2X), das über die PC5-Schnittstelle im 5,9-GHz-Band kommuniziert. Es bietet auch die Möglichkeit, mit dem Netzwerk (V2N) zu kommunizieren, da es zellular basiert ist und einige Gefahrenwarnungen für große Entfernungen liefert. IEEE 802.11p nutzt nicht das Mobilfunknetz und muss daher mit den Stationen am Straßenrand kommunizieren, um große Entfernungen zu überbrücken. In Europa ist ITS 5G oder Cellular-V2X ein weit verbreitetes Protokoll für V2V und wurde von der Europäischen Kommission für Verkehr empfohlen. ITS 5G erweitert die V2V-Kommunikation mit 5G-Konnektivität für zukunftsfähige Lösungen.

Die V2V-Kommunikation ermöglicht ein auf Warnungen basierendes System für Fahrzeuge, die sich in der Nähe einer Gefahr befinden. Fahrzeuge können über DSRC oder C-V2X miteinander kommunizieren und Warnmeldungen senden. Bisher nutzten die Fahrzeuge diese Technologie für Warnsysteme, aber jetzt arbeiten die OEMs daran, diese Technologie in die Brems- und Lenksysteme zu integrieren. V2V funktioniert in einem Mesh-Netzwerk, in dem jedes Fahrzeug und jedes Verkehrssignal als Knoten fungiert und Daten über das Netzwerk senden kann.

Die V2V-Kommunikation erfordert eine hohe Verarbeitungs- und Rechenleistung für die Echtzeitverarbeitung von Daten. Viele Chip-Anbieter bieten diese robusten Computer oder Hardware an, auf denen V2V leicht implementiert werden kann, z. B. Qualcomm, NXP und so weiter. Diese Computer können in die Infotainment- und Cluster-Systeme eines Fahrzeugs eingebaut werden, oder es kann sich um ein separates, eigenständiges Gateway-Gerät mit V2V-Kommunikationsprotokollfähigkeit (DSRC oder C-V2X) handeln, das in jedes Fahrzeugsystem oder jede Infrastruktur integriert werden kann.

V2G-Kommunikation

Vehicle-to-Grid-Kommunikation steht für die Kommunikation des Elektrofahrzeugs (EV) mit dem Stromnetz, wobei das Fahrzeug den Strom auch in das Netz zurückspeisen kann. Für V2G hat die ISO/IEC 15118 Kommunikationsstandards definiert. Mithilfe dieser Standards können die Elektrofahrzeuge mit der Ladestation kommunizieren, während sie über ein Kabel verbunden sind. Um die Kommunikation des EV-Ladesystems mit dem Netz herzustellen, nutzt IEC 15118 die Power Line Communication (PLC). Um genau zu sein, haben sie speziell das HomePlug Green Phy (HPGP) PLC als bevorzugtes Protokoll für die High-End-Datenübertragung festgelegt.

Viele Chip-Hersteller bieten jetzt HPGP-Hardware-Platinen an, die mit den EV-Ladesystemen ausgestattet werden können, um die Powerline-Kommunikation für EVs und Netze zu ermöglichen. Diese Ladegeräte können als bidirektionale Ladegeräte konzipiert werden, bei denen die E-Fahrzeuge die Energie mit Hilfe der Stromnetzkommunikation an das Netz, das Haus und das Gebäude zurückgeben können (V2G, V2H, V2B).

Schlussfolgerung

Die Automobilindustrie ist zu einem neuen Paradigma übergegangen, bei dem die OEMs sicherere, intelligentere, nachhaltige und vernetzte Fahrzeuge entwickeln. "Nach Angaben der WHO sterben etwa 1,2 Millionen Menschen bei Verkehrsunfällen, und die Statistiken zeigen, warum V2V-Kommunikation und -Warnungen für Fahrzeuge wichtig sind.

eInfochips arbeitet daran, diese intelligenten Mobilitätslösungen für die Automobilindustrie bereitzustellen - Telematik, Infotainment, V2V-Kommunikation mit DSRC und C-V2X und V2G-Kommunikation mit einer intelligenten Ladelösung - alle HPGP-fähig. eInfochips bietet DSRC- und HomePlug Green Phy-basierte Hardware- und Firmware-Entwicklung auf Plattformen wie Qualcomm und NXP, die in Fahrzeuge integriert werden können.

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