• head_banner_01
  • head_banner_02

OCPP – Протокол відкритих точок заряджання від 1,5 до 2,1 дюйма зарядки електромобілів

Еволюція OCPP: поєднання версій 1.6 та 2.0.1 і далі в зарядці електромобілів

Зміст

    I. Вступ до протоколу відкритих пунктів заряджання

    TheПротокол відкритих пунктів зарядки (OCPP)служить глобальним стандартом для зв'язку між обладнанням для електромобілів (EVSE) та системами керування зарядними станціями (CSMS). Автор:Альянс відкритого заряджання (OCA), цей протокол визнано фактичним стандартом в галузі електромобілів (попередник IEC 63110). Він усуває власницькі прив'язки, забезпечуючи безперебійну взаємодію обладнання різних виробників з різними серверними системами.

    Примітка до повноважень: У цій статті посилаються на офіційні стандарти, викладені в офіційних документах OCA та специфікаціях IEC/ISO.

    1. Історія OCPP

    Історія OCPP

    2. Вступ до версії OCPP

    Як показано нижче, від OCPP1.5 до останньої версії OCPP2.0.1

    Вступ до версії OCPP

    Оскільки в галузі існує забагато власних протоколів для підтримки єдиного досвіду обслуговування та операційного взаємозв'язку між різними службами операторів, OCA взяла на себе ініціативу в розробці відкритого протоколу OCPP1.5. SOAP обмежений власними протокольними обмеженнями і не може бути широко та швидко популяризований.

    OCPP 1.5 взаємодіє з центральними системами через протокол SOAP на основі протоколу HTTP для роботи зарядних станцій. Підтримує такі функції: Локальні та віддалено ініційовані транзакції, включаючи облік виставлення рахунків.

    Стрибок з 1.6J до 2.0.1

    У той час як попередні версії, такі як OCPP 1.5, спиралися на громіздкий протокол SOAP,OCPP 1.6Jреволюціонізував галузь, впровадивши JSON поверх WebSockets. Це дозволило повнодуплексний зв'язок і значно зменшило трафік даних, зробивши його сучасним ринковим стандартом. Однак випускOCPP 2.0.1(виправлення помилок версії 2.0) знаменує собою зміну парадигми. На відміну від версії 1.6J, OCPP 2.0.1 не сумісний зі звичайними версіями через фундаментальні зміни в структурі даних, розроблені для підтримки складних систем управління енергією (EMS) та суворих стандартів безпеки.

    Ⅱ.Вступ до версії OCPP

    Як показано нижче, від OCPP1.5 до останньої версії OCPP2.0.1

    Вступ до версії OCPP

    Оскільки в галузі існує забагато власних протоколів для підтримки єдиного досвіду обслуговування та операційного взаємозв'язку між різними службами операторів, OCA взяла на себе ініціативу в розробці відкритого протоколу OCPP1.5. SOAP обмежений власними протокольними обмеженнями і не може бути широко та швидко популяризований.

    OCPP 1.5 взаємодіє з центральними системами через протокол SOAP на основі протоколу HTTP для роботи зарядних станцій. Підтримує такі функції: Локальні та віддалено ініційовані транзакції, включаючи облік виставлення рахунків.

    OCPP 1.6J (JSON через WebSockets)

    Хоча стара версія SOAP застаріла,OCPP 1.6Jзалишається найпоширенішою версією. Вона використовуєJSON через WebSockets (WSS), що дозволяє повнодуплексний зв'язок. На відміну від SOAP на основі HTTP, WSS дозволяє серверу (CSMS) ініціювати команди (наприкладВіддалений старт транзакції) до зарядного пристрою, навіть якщо зарядний пристрій знаходиться за брандмауером NAT.

    OCPP 2.0 (JSON)

    OCPP 2.0, випущений у 2018 році, покращує обробку транзакцій, підвищує безпеку, керування пристроями: додає функції інтелектуальної зарядки для топологій із системами управління енергією (EMS), локальними контролерами, а також для електромобілів з інтегрованою інтелектуальною зарядкою, зарядними станціями та системами керування зарядними станціями. ПідтримуєISO 15118Вимоги до Plug and Play та Smart Charging для електромобілів.

    OCPP 2.0.1 (JSON)

    OCPP 2.0.1 – це остання версія, випущена у 2020 році. Вона надає нові функції та покращення, такі як підтримка ISO15118 (Plug and Play), покращена безпека та загальне покращення продуктивності.

    Сумісність версій OCPP

    OCPP1.x сумісний зі старішими версіями, OCPP1.6 сумісний з OCPP1.5, OCPP1.5 сумісний з OCPP1.2.

    OCPP2.0.1 не сумісний з OCPP1.6, хоча деякий вміст OCPP2.0.1 також сумісний, але формат кадру даних повністю відрізняється від надісланого.

    Протокол OCPP 2.0.1

    1. Різниця між OCPP 2.0.1 та OCPP 1.6

    Порівняно з попередніми версіями, такими як OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 має суттєві покращення в таких областях:

    а. Покращена безпека

    OCPP 2.0.1: Оновлення системи безпеки та керування пристроями

    OCPP 2.0.1 не сумісний з 1.6J через повну реструктуризацію моделі даних. Його найважливішим покращенням є введення трьох обов'язковихПрофілі безпеки:

    1. Профіль безпеки 1:TLS з базовою автентифікацією (пароль).

    2. Профіль безпеки 2:TLS з клієнтськими сертифікатами (вищий рівень безпеки).

    3. Профіль безпеки 3:TLS з підтримкою клієнтських сертифікатів та модуля апаратної безпеки (HSM).

    Крім того, він замінює обмеженийСерцебиттямеханізм з комплекснимМодель пристрою. Тут використовується стандартизованийКомпонентіЗміннаструктура для контролю всього, від швидкості вентилятора до внутрішньої температури, що значно покращує дистанційну діагностику.

    b. Додавання нових функцій

    OCPP2.0.1 додає багато нових функцій, включаючи інтелектуальне керування зарядкою, а також детальніше звітування та аналіз несправностей.

    c. Більш гнучкий дизайн

    OCPP2.0.1 розроблено з урахуванням гнучкості, що дозволяє задовольнити потреби складніших та різноманітніших застосувань.

    г. Спрощення коду

    OCPP2.0.1 спрощує код, що полегшує реалізацію програмного забезпечення.

    В оновленні прошивки OCPP2.0.1 додано цифровий підпис, щоб запобігти неповному завантаженню прошивки, що призводить до збою оновлення.

    На практиці протокол OCPP2.0.1 може бути використаний для реалізації дистанційного керування зарядним пристроєм, моніторингу стану заряджання в режимі реального часу, автентифікації користувача та інших функцій, що значно покращує використання зарядного обладнання, ефективність та безпеку. OCPP2.0.1 має багато деталей та функцій, ніж версія 1.6, але й складність розробки також зросла.

    2. Вступ до функції OCPP2.0.1

    OCPP2.0.1-Функції

    Протокол OCPP 2.0.1 – це остання версія протоколу OCPP. Порівняно з OCPP 1.6, протокол OCPP 2.0.1 зазнав значного покращення та оптимізації. Основний зміст включає:

    • Доставка повідомлень:OCP 2.0.1 додає нові типи повідомлень та змінює старіші формати повідомлень для підвищення ефективності та продуктивності.

    • Цифрові сертифікати:У версії OCPP 2.0.1 було запроваджено механізми безпеки на основі цифрових сертифікатів для забезпечення посиленої автентифікації пристроїв та захисту цілісності повідомлень. Це значне покращення порівняно з механізмами безпеки OCPP 1.6.

    • Модель даних:OCPP 2.0.1 оновлює модель даних, додаючи підтримку нових типів пристроїв та функцій.

    •Керування пристроями:OCPP 2.0.1 надає більш комплексні функції керування пристроями, включаючи налаштування пристроїв, усунення несправностей, оновлення програмного забезпечення тощо.

    • Моделі компонентів:OCPP 2.0.1 запроваджує гнучкішу модель компонентів, яку можна використовувати для опису складніших зарядних пристроїв та систем. Це допомагає реалізувати розширеніші функції, такі якV2G (Від транспортного засобу до мережі).

    •Розумна зарядка:Розширена інтелектуальна зарядка та інтеграція з ISO 15118. Різниця між версіями 1.6 та 2.0.1 у сфері інтелектуальної зарядки є значною. Хоча 1.6J спирається на базовіПрофілі заряджанняOCPP 2.0.1 має вбудовану підтримкуISO 15118через наскрізний механізм.

    Це дозволяєПідключи та заряди (PnC)EVSE діє як шлюз, дозволяючи електромобілю обмінюватися цифровими сертифікатами безпосередньо з серверною частиною для автоматичної автентифікації. RFID-картки чи додатки не потрібні. Це також закладає основу дляV2G (транспортний засіб-мережа), що дозволяє двонаправлене управління потоками енергії на основі частоти та потужності мережі.

    • Ідентифікація та авторизація користувача:OCPP2.0.1 забезпечує покращені механізми ідентифікації та авторизації користувачів, підтримує кілька методів автентифікації користувачів та висуває вищі вимоги до захисту даних користувачів.

    III. Вступ до функції OCPP

    1. Інтелектуальна зарядка

    IEC-63110

    Зовнішня система управління енергією (СЕМ)
    OCPP 2.0.1 вирішує цю проблему, запроваджуючи механізм сповіщень, який повідомляє CSMS (Систему керування зарядними станціями) про зовнішні обмеження. Прямі інтелектуальні входи для заряджання, що підтримують системи управління енергією (EMS), можуть вирішити багато ситуацій:
    Електромобілі, підключені до зарядних станцій (згідно з ISO 15118)
    OCPP 2.0.1 підтримує оновлений протокол ISO 15118 для зв'язку між EVSE та електромобілями. Заряджання "підключи та працюй" за стандартом ISO 15118 та інтелектуальне заряджання (включаючи вхідні дані від електромобілів) легше реалізувати за допомогою OCPP 2.0.1. Дозволяє операторам зарядних станцій надсилати повідомлення (з CSMS) про зарядні станції для відображення водіям електромобілів.
    Використання розумної зарядки:

    (1) Балансувальник навантаження
    Балансувальник навантаження в основному спрямований на внутрішнє навантаження зарядної станції. Зарядна станція контролюватиме потужність зарядки кожної зарядної станції відповідно до попередньої конфігурації. Зарядна станція буде налаштована з фіксованим граничним значенням, таким як максимальний вихідний струм. Крім того, конфігурація також включає додаткові опції для оптимізації розподілу потужності зарядних станцій між окремими зарядними станціями. Ця конфігурація повідомляє зарядній станції, що швидкість зарядки нижче цього значення конфігурації є недійсною, і що слід вибрати інші стратегії зарядки.

    (2) Центральна інтелектуальна зарядка
    Центральна інтелектуальна зарядка передбачає, що ліміти зарядки контролюються центральною системою, яка розраховує частину або весь графік зарядки після отримання прогнозованої інформації від оператора мережі щодо пропускної здатності мережі, а центральна система встановлюватиме ліміти зарядки на зарядних станціях та встановлюватиме ліміти зарядки, відповідаючи на повідомлення.

    (3) Локальна інтелектуальна зарядка
    Локальна інтелектуальна зарядка реалізується локальним контролером, еквівалентним агенту протоколу OCPP, який відповідає за отримання повідомлень від центральної системи та керування поведінкою зарядки інших зарядних станцій у групі. Сам контролер може бути оснащений зарядними станціями чи ні. У режимі локальної інтелектуальної зарядки локальний контролер обмежує потужність зарядки зарядної станції. Під час зарядки граничне значення можна змінювати. Граничне значення групи зарядки можна налаштувати локально або центральною системою.

    2. Вступ до системи

    Система керування зарядними станціями (CSMS)

    систематична основа

    Структура програмного забезпечення OCPP

    Архітектура програмного забезпечення
    Функціональні модулі протоколу OCPP2.0.1 включають, головним чином, модуль передачі даних, модуль авторизації, модуль безпеки, модуль транзакцій, модуль значень лічильників, модуль вартості, модуль резервування, модуль інтелектуального заряджання, модуль діагностики, модуль керування прошивкою та модуль відображення повідомлень.

    IV. Майбутній розвиток OCPP

    1. Переваги OCPP

    OCPP — це безкоштовний та відкритий протокол, який також є ефективним способом вирішення поточної проблеми взаємозв'язку зарядних станцій. Він став популяризованим та використовується в багатьох країнах світу. Майбутнє взаємоз'єднання між службами оператора матиме мову спілкування.

    До появи OCPP кожен виробник зарядних постів розробляв власний протокол для підключення до серверної частини, таким чином прив'язуючи операторів зарядних постів до одного виробника. Тепер, коли практично всі виробники обладнання підтримують OCPP, оператори зарядних постів можуть вільно вибирати обладнання від будь-якого постачальника, що робить ринок більш конкурентним.

    Те саме стосується власників нерухомості/бізнесу; коли вони купують зарядну станцію, що не відповідає стандарту OCPP, або укладають договір з постачальником зарядних станцій, що не відповідає стандарту OCPP, вони прив'язані до конкретної зарядної станції та оператора зарядного посту. Але завдяки зарядному обладнанню, що відповідає стандарту OCPP, домовласники можуть залишатися незалежними від своїх постачальників. Власники можуть вільно вибирати більш конкурентоспроможний, вигідніший або краще функціонуючий постачальник зарядних станцій. Крім того, вони можуть розширювати свою мережу, комбінуючи різне обладнання для зарядних постів, не демонтуючи існуючі установки.

    Звичайно, головною перевагою електромобілів є те, що водіям не потрібно покладатися на одного оператора зарядної станції чи постачальника електромобілів. Як і у випадку з придбаними зарядними станціями OCPP, водії електромобілів можуть перейти на кращі CPO/EMP. Другою, але дуже важливою перевагою є можливість користуватися роумінгом електромобілів.

    2.OCPP у ролі зарядки електромобілів

    (1) OCPP допомагає EVSE та CSMS спілкуватися один з одним

    (2) Авторизація користувачів електромобілів для початку заряджання

    (3) Дистанційна зміна конфігурації заряджання, дистанційне керування заряджанням (запуск/зупинка), дистанційне розблокування пістолета (ідентифікатор роз'єму)

    (4) Стан зарядної станції в режимі реального часу (доступна, зупинена, призупинена, неавторизований EV/EVSE), дані про зарядку в режимі реального часу, споживання енергії в режимі реального часу, збій EVSE в режимі реального часу

    (5) Розумна зарядка (зменшення навантаження на мережу)

    (6) Керування мікропрограмою (OTAA)

    OCPP 1.6J2.0.1

    Ⅴ.Емпірична перевірка та аналіз виробника

    Впровадження OCPP 2.0.1 вимагає ретельної перевірки.Потужність посилання, наша команда досліджень і розробок провела масштабні випробування сумісності, використовуючиOCTT (Інструмент тестування відповідності протоколу відкритих пунктів зарядки)поряд з інтеграціями з реальним світом.

    Тестове середовище та результати:Ми успішно перевірили нашу прошивку EVSE на відповідністьПонад 100 світових постачальників CSMS(включно з основними європейськими та американськими мережами). Наші тести зосереджені на:

    • Стабільність рукостискання TLS:Забезпечення збереження з'єднання за профілями безпеки 2 та 3.

    • Цілісність даних транзакцій:Перевірка новогоПодія транзакціїдоставка повідомлень за нестабільних мережевих умов (моделювання втрати пакетів).

    Ці емпіричні дані підтверджують, що наше рішення OCPP 2.0.1 не лише теоретично сумісне, але й готове до комерційного розгортання V2G.


    Час публікації: 21 жовтня 2024 р.