DA Christopher Rosas - Aufbau einer Toolchain zur Validierung von Kommunikationsprotokollen im Umfeld der Elektromobilität mittels modellbasierter Spezifikation und formaler Beschreibung

 Eine erfolgreiche und nachhaltige Integration von Elektrofahrzeugen in zukünftige Mobilitätskonzepte kann nur in Verbindung mit einer validen und interoperablen Ladeinfrastruktur erzielt werden. Hierzu arbeitet die ISO/IEC JWG 15118 [1] an der Spezifikation des V2G Communication Interface, welche den autonomen Informationsaustauch zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladesäule beschreibt. Hierbei werden sowohl Informationen zum einfachen Ladevorgang (Plug and Charge), als auch energienetzseitige Parameter (z.B. Kapazitätsengpässe, Regelenergie) berücksichtigt. Die ISO/IEC JWG 15118 setzt auf dem Application Layer eines TCP/IP basierten ISO/OSI Stacks auf und verweist zusätzlich auf die IEC 61851 [2] für eine PWM Low Level Kommunikation.

Ein valide Cross Layer Zusammenführung dieser beiden Standards ist daher erforderlich. Für eine zukünftige valide und interoperable Ladeinfrastruktur ist es daher notwendig die Validierung des entstehenden Kommunikationsprotokolls bereits bei der Entwicklungsphase durchzuführen und diverse sicherheitsrelevante Invarianten im Zusammenspiel beider Standards aufzuzeigen. Ziel dieser Arbeit ist zunächst die Entwicklung einer geeigneten ToolChain zur Validierung des V2G Communication Interface in Kombination mit dem IEC 61851 Standard. Dabei soll die Herangehensweise der modellbasierten Softwareentwicklung zu Grunde gelegt werden. Demzufolge wird das Protokoll durch Modelle beschrieben, auf deren Basis die Validierung erfolgen kann. Durch eine Transformation der Modelle in eine formale Beschreibung des Protokolls (z.B. PROMELA [3]) kann eine automatisierte Validierung sowie das Aufzeigen von Invarianten (z.B. mit dem Model Checker SPIN [4]) erfolgen. Darüber hinaus wäre das automatisierte Ableiten von Test Cases (z.B. in TTCN3) wünschenswert, die in einer geeigneten Testumgebung zur Konformitätsprüfung herangezogen werden können. Zum Abschluss soll die entwickelte ToolChain herangezogen werden, um das V2G Communication Interface zu validieren.

 

Referenzen:

[1] ISO 15118-1 Ed. 1.0, Road vehicles - Vehicle to grid communication interface - Part 1: General information and use-case definition

[2] IEC 61851-1 Ed. 2.0, Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements

[3] Rob Gerth, Concise Promela Reference, June 1997, http://spinroot.com/spin/Man/Quick.html

[4] Principles of Spin, M. Ben-Ari, Springer Verlag, 2008.

[5] TTCN-3 Standard Suite, ETSI standards available online http://www.ttcn-3.org/StandardSuite.htm

Bearbeitungszeit

Bis 7.9.2012

Betreuer

Sven Gröning