Ewolucja protokołu OCPP: łączenie wersji 1.6 z wersją 2.0.1 i nowszymi w zakresie ładowania pojazdów elektrycznych
Spis treści
I. Wprowadzenie do protokołu Open Charge Point
TenOtwarty protokół punktów ładowania (OCPP)Stanowi globalny standard komunikacji między urządzeniami zasilania pojazdów elektrycznych (EVSE) a systemami zarządzania stacjami ładowania (CSMS). Autor:Sojusz na rzecz Otwartych Opłat (OCA)Protokół ten jest uznawany za standard de facto w branży pojazdów elektrycznych (prekursor normy IEC 63110). Eliminuje on uzależnienia od rozwiązań zastrzeżonych, zapewniając bezproblemową współpracę sprzętu różnych producentów z różnymi systemami zaplecza.
Uwaga autorytetu: W tym artykule odwołano się do oficjalnych norm określonych w dokumentach OCA Whitepapers i specyfikacjach IEC/ISO
1. Historia OCPP
2. Wprowadzenie do wersji OCPP
Jak pokazano poniżej, od OCPP1.5 do najnowszej wersji OCPP2.0.1
Ponieważ w branży istnieje zbyt wiele zastrzeżonych protokołów, które mogłyby zapewnić ujednolicone doświadczenie usługowe i łączność operacyjną między różnymi usługami operatora, OCA przejęła inicjatywę w opracowaniu otwartego protokołu OCPP1.5. Protokół SOAP jest ograniczony przez własne ograniczenia protokołowe i nie może zostać szeroko i szybko spopularyzowany.
OCPP 1.5 komunikuje się z systemami centralnymi za pomocą protokołu SOAP opartego na protokole HTTP w celu obsługi punktów ładowania. Obsługuje następujące funkcje: Transakcje inicjowane lokalnie i zdalnie, w tym pomiar opłat rozliczeniowych
Skok z 1,6J do 2.0.1
Podczas gdy wcześniejsze wersje, takie jak OCPP 1.5, opierały się na uciążliwym protokole SOAP,OCPP 1.6Jzrewolucjonizował branżę, wprowadzając JSON przez WebSockets. Umożliwiło to komunikację w trybie pełnego dupleksu i znacząco zmniejszyło ruch danych, co uczyniło go obecnym standardem rynkowym. Jednak wydanieOCPP 2.0.1(Naprawa błędów w wersji 2.0) oznacza zmianę paradygmatu. W przeciwieństwie do wersji 1.6J, OCPP 2.0.1 nie jest wstecznie kompatybilny ze względu na fundamentalne zmiany w strukturze danych, zaprojektowane z myślą o obsłudze złożonych systemów zarządzania energią (EMS) i rygorystycznych standardów bezpieczeństwa.
Wprowadzenie do wersji II.OCPP
Jak pokazano poniżej, od OCPP1.5 do najnowszej wersji OCPP2.0.1
Ponieważ w branży istnieje zbyt wiele zastrzeżonych protokołów, które mogłyby zapewnić ujednolicone doświadczenie usługowe i łączność operacyjną między różnymi usługami operatora, OCA przejęła inicjatywę w opracowaniu otwartego protokołu OCPP1.5. Protokół SOAP jest ograniczony przez własne ograniczenia protokołowe i nie może zostać szeroko i szybko spopularyzowany.
OCPP 1.5 komunikuje się z systemami centralnymi za pomocą protokołu SOAP opartego na protokole HTTP w celu obsługi punktów ładowania. Obsługuje następujące funkcje: Transakcje inicjowane lokalnie i zdalnie, w tym pomiar opłat rozliczeniowych
OCPP 1.6J (JSON przez WebSockets)
Chociaż starsza wersja protokołu SOAP jest przestarzała,OCPP 1.6Jpozostaje najpowszechniej wdrożoną wersją. WykorzystujeJSON przez WebSockets (WSS), co umożliwia komunikację w trybie pełnego dupleksu. W przeciwieństwie do protokołu SOAP opartego na protokole HTTP, WSS umożliwia serwerowi (CSMS) inicjowanie poleceń (takich jakTransakcja zdalnego uruchomienia) do ładowarki, nawet jeśli ładowarka jest zabezpieczona zaporą NAT.
OCPP 2.0 (JSON)
Protokół OCPP 2.0, wydany w 2018 roku, usprawnia przetwarzanie transakcji, zwiększa bezpieczeństwo i zarządzanie urządzeniami: dodaje funkcjonalność inteligentnego ładowania dla topologii z systemami zarządzania energią (EMS), kontrolerami lokalnymi oraz dla pojazdów elektrycznych ze zintegrowanym inteligentnym ładowaniem, stacjami ładowania i systemami zarządzania stacjami ładowania. ObsługujeISO 15118:Wymagania dotyczące ładowania Plug and Play i inteligentnego ładowania pojazdów elektrycznych.
OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 to najnowsza wersja, wydana w 2020 roku. Oferuje nowe funkcje i udoskonalenia, takie jak obsługa standardu ISO15118 (Plug and Play), zwiększone bezpieczeństwo i ogólną poprawę wydajności.
Zgodność wersji OCPP
OCPP1.x jest kompatybilny ze starszymi wersjami, OCPP1.6 jest kompatybilny z OCPP1.5, OCPP1.5 jest kompatybilny z OCPP1.2.
Protokół OCPP2.0.1 nie jest kompatybilny z protokołem OCPP1.6. Mimo że część zawartości protokołu OCPP1.6 jest z nim kompatybilna, format ramki danych jest jednak zupełnie inny od wysyłanej.
Protokół OCPP 2.0.1
1. Różnica między OCPP 2.0.1 a OCPP 1.6
W porównaniu z wcześniejszymi wersjami, takimi jak OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 wprowadza znaczące udoskonalenia w następujących obszarach:
a. Ulepszone bezpieczeństwo
OCPP 2.0.1: Modernizacja zabezpieczeń i zarządzania urządzeniami
OCPP 2.0.1 nie jest wstecznie kompatybilny z wersją 1.6J ze względu na całkowitą przebudowę modelu danych. Najważniejszym ulepszeniem jest wprowadzenie trzech obowiązkowychProfile bezpieczeństwa:
-
Profil bezpieczeństwa 1:TLS z uwierzytelnianiem podstawowym (hasło).
-
Profil bezpieczeństwa 2:TLS z certyfikatami po stronie klienta (większe bezpieczeństwo).
-
Profil bezpieczeństwa 3:TLS z obsługą certyfikatów po stronie klienta i sprzętowego modułu bezpieczeństwa (HSM).
Ponadto zastępuje ona ograniczonąBicie sercamechanizm z kompleksowymModel urządzenia. Wykorzystuje to standardowyCzęśćIZmiennystrukturę umożliwiającą monitorowanie wszystkiego, od prędkości wentylatora po temperaturę wewnętrzną, co znacznie usprawnia zdalną diagnostykę.
b. Dodawanie nowych funkcji
OCPP2.0.1 wprowadza wiele nowych funkcji, w tym inteligentne zarządzanie ładowaniem oraz bardziej szczegółowe raportowanie i analizę błędów.
c. Bardziej elastyczna konstrukcja
Protokół OCPP2.0.1 został zaprojektowany tak, aby był bardziej elastyczny i mógł sprostać potrzebom bardziej złożonych i zróżnicowanych aplikacji.
d. Uproszczenie kodu
OCPP2.0.1 upraszcza kod, dzięki czemu implementacja oprogramowania staje się łatwiejsza.
Aktualizacja oprogramowania sprzętowego OCPP2.0.1 dodała podpis cyfrowy, aby zapobiec niekompletnemu pobieraniu oprogramowania sprzętowego, co skutkowałoby niepowodzeniem aktualizacji.
W praktyce protokół OCPP2.0.1 może być używany do zdalnego sterowania ładowarką, monitorowania stanu ładowania w czasie rzeczywistym, uwierzytelniania użytkowników i innych funkcji, co znacznie poprawia wykorzystanie sprzętu ładującego, wydajność i bezpieczeństwo. OCPP2.0.1 ma więcej szczegółów i funkcji niż wersja 1.6, a także charakteryzuje się większym stopniem trudności.
2. Wprowadzenie do funkcji OCPP2.0.1
Protokół OCPP 2.0.1 to najnowsza wersja protokołu OCPP. W porównaniu z OCPP 1.6, protokół OCPP 2.0.1 wprowadził wiele ulepszeń i optymalizacji. Główne funkcje obejmują:
•Dostarczanie wiadomości:Wersja OCP 2.0.1 dodaje nowe typy wiadomości i modyfikuje starsze formaty wiadomości w celu zwiększenia efektywności i wydajności.
•Certyfikaty cyfrowe:W OCPP 2.0.1 wprowadzono mechanizmy bezpieczeństwa oparte na certyfikatach cyfrowych, aby zapewnić wzmocnione uwierzytelnianie urządzeń i ochronę integralności wiadomości. Jest to znacząca poprawa w stosunku do mechanizmów bezpieczeństwa OCPP 1.6.
•Model danych:Wersja OCPP 2.0.1 aktualizuje model danych, uwzględniając obsługę nowych typów urządzeń i funkcji.
• Zarządzanie urządzeniami:OCPP 2.0.1 oferuje bardziej kompleksowe funkcje zarządzania urządzeniami, w tym konfigurację urządzeń, rozwiązywanie problemów, aktualizację oprogramowania itp.
•Modele komponentów:OCPP 2.0.1 wprowadza bardziej elastyczny model komponentów, który można wykorzystać do opisu bardziej złożonych urządzeń i systemów ładowania. Umożliwia to obsługę bardziej zaawansowanych funkcji, takich jak:V2G (pojazd do sieci).
•Inteligentne ładowanie:Zaawansowane inteligentne ładowanie i integracja z normą ISO 15118. Różnica między ładowaniem 1.6 a 2.0.1 w zakresie inteligentnego ładowania jest znacząca. Podczas gdy ładowanie 1.6J opiera się na podstawowychProfile ładowania, OCPP 2.0.1 obsługuje natywnieISO 15118poprzez mechanizm przelotowy.
To umożliwiaPodłącz i ładuj (PnC):EVSE działa jak bramka, umożliwiając pojazdowi elektrycznemu bezpośrednią wymianę certyfikatów cyfrowych z systemem back-end w celu automatycznego uwierzytelniania. Nie są wymagane żadne karty RFID ani aplikacje. Stanowi to również podstawę dlaV2G (pojazd-sieć), umożliwiając dwukierunkowe zarządzanie przepływem energii w oparciu o częstotliwość i przepustowość sieci.
•Tożsamość i autoryzacja użytkownika:OCPP2.0.1 wprowadza udoskonalone mechanizmy identyfikacji i autoryzacji użytkowników, obsługuje wiele metod uwierzytelniania użytkowników i stawia wyższe wymagania dotyczące ochrony danych użytkowników.
III. Wprowadzenie do funkcji OCPP
1. Inteligentne ładowanie
Zewnętrzny system zarządzania energią (EMS)
OCPP 2.0.1 rozwiązuje ten problem, wprowadzając mechanizm powiadomień, który powiadamia CSMS (System Zarządzania Stacjami Ładowania) o ograniczeniach zewnętrznych. Bezpośrednie, inteligentne wejścia ładowania, obsługujące systemy zarządzania energią (EMS), mogą rozwiązać wiele problemów:
Pojazdy elektryczne podłączone do punktów ładowania (zgodnie z ISO 15118)
OCPP 2.0.1 obsługuje zaktualizowany protokół ISO 15118 do komunikacji między pojazdami elektrycznymi (EVSE). Ładowanie plug-and-play zgodne ze standardem ISO 15118 oraz ładowanie inteligentne (w tym z wykorzystaniem danych z pojazdów elektrycznych) są łatwiejsze do wdrożenia dzięki OCPP 2.0.1. Umożliwia operatorom stacji ładowania wysyłanie (z CSMS) komunikatów o stacjach ładowania do wyświetlania kierowcom pojazdów elektrycznych.
Inteligentne ładowanie wykorzystuje:
(1) Moduł równoważenia obciążenia
Moduł równoważenia obciążenia (Load Balancer) koncentruje się głównie na wewnętrznym obciążeniu stacji ładowania. Stacja ładowania kontroluje moc ładowania każdego punktu ładowania zgodnie z wstępną konfiguracją. Stacja ładowania będzie skonfigurowana ze stałą wartością graniczną, taką jak maksymalny prąd wyjściowy. Ponadto konfiguracja obejmuje opcjonalne opcje optymalizacji dystrybucji mocy ze stacji ładowania do poszczególnych stacji ładowania. Ta konfiguracja informuje stację ładowania, że prędkości ładowania poniżej tej wartości konfiguracyjnej są nieprawidłowe i że należy wybrać inne strategie ładowania.
(2) Centralne inteligentne ładowanie
Centralne, inteligentne ładowanie zakłada, że limity ładowania są kontrolowane przez centralny system, który oblicza część lub całość harmonogramu ładowania po otrzymaniu od operatora sieci prognozowanych informacji o przepustowości sieci. System centralny nakłada limity ładowania na stacje ładowania i ustala limity ładowania, odpowiadając na wiadomości.
(3) Lokalne inteligentne ładowanie
Lokalne inteligentne ładowanie jest realizowane przez kontroler lokalny, który jest odpowiednikiem agenta protokołu OCPP, odpowiedzialnego za odbieranie komunikatów z systemu centralnego i kontrolowanie ładowania pozostałych stacji ładowania w grupie. Sam kontroler może być wyposażony w stacje ładowania lub nie. W trybie lokalnego inteligentnego ładowania kontroler lokalny ogranicza moc ładowania stacji ładowania. Podczas ładowania wartość limitu może być modyfikowana. Wartość limitu dla grupy ładowania może być konfigurowana lokalnie lub przez system centralny.
2. Wprowadzenie do systemu
systematyczne ramy
Architektura oprogramowania
Moduły funkcjonalne protokołu OCPP2.0.1 obejmują głównie moduł przesyłania danych, moduł autoryzacji, moduł zabezpieczeń, moduł transakcji, moduł wartości liczników, moduł kosztów, moduł rezerwacji, moduł inteligentnego ładowania, moduł diagnostyki, moduł zarządzania oprogramowaniem układowym i moduł wyświetlania komunikatów.
IV. Przyszły rozwój OCPP
1. Zalety OCPP
OCPP to bezpłatny i otwarty protokół, który jest również skutecznym sposobem rozwiązania obecnych problemów z połączeniami między stacjami ładowania. Został spopularyzowany i jest wykorzystywany w wielu krajach na całym świecie. Przyszłe połączenia między usługami operatorów będą wymagały języka komunikacji.
Przed pojawieniem się protokołu OCPP, każdy producent punktów ładowania opracował własny, zastrzeżony protokół łączności zaplecza, ograniczając w ten sposób operatorów punktów ładowania do jednego producenta. Teraz, gdy praktycznie wszyscy producenci sprzętu obsługują protokół OCPP, operatorzy punktów ładowania mogą swobodnie wybierać sprzęt od dowolnego dostawcy, co zwiększa konkurencyjność rynku.
To samo dotyczy właścicieli nieruchomości/firm; kupując stację ładowania inną niż OCPP lub podpisując umowę z operatorem CPO nieobsługującym OCPP, są oni uzależnieni od konkretnej stacji ładowania i operatora punktu ładowania. Jednak dzięki sprzętowi do ładowania zgodnemu z OCPP, właściciele domów mogą pozostać niezależni od swoich dostawców. Właściciele mają swobodę wyboru bardziej konkurencyjnego, tańszego lub lepiej funkcjonującego operatora CPO. Mogą również rozbudowywać swoją sieć, łącząc różne urządzenia do ładowania bez konieczności demontażu istniejących instalacji.
Oczywiście, główną zaletą pojazdów elektrycznych jest to, że ich kierowcy nie muszą polegać na jednym operatorze stacji ładowania ani dostawcy pojazdów elektrycznych. Podobnie jak w przypadku zakupionych stacji ładowania OCPP, kierowcy pojazdów elektrycznych mogą korzystać z lepszych stacji CPO/EMP. Drugą, ale bardzo ważną zaletą jest możliwość korzystania z roamingu w ramach elektromobilności.
2.OCPP w roli ładowania pojazdów elektrycznych
(1) OCPP pomaga EVSE i CSMS komunikować się ze sobą
(2) Zezwolenie użytkownikom pojazdów elektrycznych na rozpoczęcie ładowania
(3) Zdalna modyfikacja konfiguracji ładowania, zdalne sterowanie ładowaniem (start/stop), zdalne odblokowywanie pistoletu (identyfikator złącza)
(4) Stan stacji ładowania w czasie rzeczywistym (dostępny, zatrzymany, zawieszony, nieautoryzowany pojazd elektryczny/pojazd elektryczny ze zintegrowanym systemem ładowania), dane dotyczące ładowania w czasie rzeczywistym, zużycie energii w czasie rzeczywistym, awaria pojazdu elektrycznego ze zintegrowanym systemem ładowania w czasie rzeczywistym
(5) Inteligentne ładowanie (zmniejszenie obciążenia sieci)
(6) Zarządzanie oprogramowaniem sprzętowym (OTAA)
Ⅴ.Walidacja empiryczna i spostrzeżenia producenta
Wdrożenie OCPP 2.0.1 wymaga rygorystycznej walidacji.Linkpowernasz zespół badawczo-rozwojowy przeprowadził obszerne testy interoperacyjności, wykorzystującOCTT (narzędzie do testowania zgodności z protokołem Open Charge Point Protocol)obok integracji ze światem rzeczywistym.
Środowisko testowe i wyniki:Pomyślnie przeprowadziliśmy walidację naszego oprogramowania sprzętowego EVSEPonad 100 globalnych dostawców CSMS(w tym główne sieci europejskie i amerykańskie). Nasze testy koncentrują się na:
-
Stabilność protokołu TLS:Zapewnienie trwałości połączenia zgodnie z Profilami Bezpieczeństwa 2 i 3.
-
Integralność danych transakcyjnych:Weryfikacja nowego
Zdarzenie transakcjidostarczanie wiadomości w niestabilnych warunkach sieciowych (symulacja utraty pakietów).
Te dane empiryczne potwierdzają, że nasze rozwiązanie OCPP 2.0.1 jest nie tylko zgodne teoretycznie, ale także gotowe do wdrożenia komercyjnego V2G.
Czas publikacji: 21.10.2024