• head_banner_01
  • head_banner_02

OCPP – Open Charge Point Protocol od 1,5 do 2,1 pri nabíjaní elektromobilov

Vývoj OCPP: Prepojenie verzie 1.6 s verziou 2.0.1 a novšími verziami v oblasti nabíjania elektromobilov

Obsah

    I. Úvod do protokolu otvorených nabíjacích staníc

    Ten/Tá/ToProtokol otvorených nabíjacích bodov (OCPP)slúži ako globálny štandard pre komunikáciu medzi zariadeniami na napájanie elektrických vozidiel (EVSE) a systémami riadenia nabíjacích staníc (CSMS). Autorom jeAliancia pre otvorené nabíjanie (OCA), tento protokol je uznávaný ako de facto štandard v priemysle elektromobilov (predchodca IEC 63110). Eliminuje proprietárne väzby a zabezpečuje, že hardvér od rôznych výrobcov môže bezproblémovo spolupracovať s rôznymi backendovými systémami.

    Poznámka k autorite: Tento článok odkazuje na oficiálne normy uvedené v bielych knihách OCA a špecifikáciách IEC/ISO.

    1. História OCPP

    História OCPP

    2. Úvod do verzie OCPP

    Ako je uvedené nižšie, od OCPP1.5 po najnovší OCPP2.0.1

    Úvod do verzie OCPP

    Keďže v odvetví existuje príliš veľa proprietárnych protokolov na podporu jednotného servisného zážitku a prevádzkového prepojenia medzi službami rôznych operátorov, spoločnosť OCA sa ujala vedenia vo vývoji otvoreného protokolu OCPP1.5. Protokol SOAP je obmedzený vlastnými protokolovými obmedzeniami a nemôže byť široko a rýchlo popularizovaný.

    OCPP 1.5 komunikuje s centrálnymi systémami prostredníctvom protokolu SOAP založeného na protokole HTTP a prevádzkuje nabíjacie stanice. Podporuje nasledujúce funkcie: Lokálne a vzdialene iniciované transakcie vrátane merania fakturácie.

    Skok z 1,6 J na 2,0,1

    Zatiaľ čo staršie verzie ako OCPP 1.5 sa spoliehali na ťažkopádny protokol SOAP,OCPP 1.6Jspôsobila revolúciu v tomto odvetví zavedením JSON cez WebSockets. To umožnilo plne duplexnú komunikáciu a výrazne znížilo dátovú prevádzku, čím sa stalo súčasným trhovým štandardom. Vydanie všakOCPP 2.0.1(oprava chýb verzie 2.0) predstavuje zmenu paradigmy. Na rozdiel od verzie 1.6J nie je OCPP 2.0.1 spätne kompatibilný kvôli zásadným zmenám v jeho dátovej štruktúre navrhnutej na podporu komplexných systémov riadenia energie (EMS) a prísnych bezpečnostných štandardov.

    Ⅱ.Úvod do verzie OCPP

    Ako je uvedené nižšie, od OCPP1.5 po najnovší OCPP2.0.1

    Úvod do verzie OCPP

    Keďže v odvetví existuje príliš veľa proprietárnych protokolov na podporu jednotného servisného zážitku a prevádzkového prepojenia medzi službami rôznych operátorov, spoločnosť OCA sa ujala vedenia vo vývoji otvoreného protokolu OCPP1.5. Protokol SOAP je obmedzený vlastnými protokolovými obmedzeniami a nemôže byť široko a rýchlo popularizovaný.

    OCPP 1.5 komunikuje s centrálnymi systémami prostredníctvom protokolu SOAP založeného na protokole HTTP a prevádzkuje nabíjacie stanice. Podporuje nasledujúce funkcie: Lokálne a vzdialene iniciované transakcie vrátane merania fakturácie.

    OCPP 1.6J (JSON cez WebSockets)

    Hoci staršia verzia SOAP je zastaraná,OCPP 1.6Jzostáva najrozšírenejšou verziou. VyužívaJSON cez WebSockets (WSS), čo umožňuje plne duplexnú komunikáciu. Na rozdiel od protokolu SOAP založeného na HTTP umožňuje WSS serveru (CSMS) iniciovať príkazy (ako napríkladVzdialený štart transakcie) k nabíjačke, aj keď je nabíjačka za bránou firewall NAT.

    OCPP 2.0 (JSON)

    OCPP 2.0, vydaný v roku 2018, vylepšuje spracovanie transakcií, zvyšuje bezpečnosť a správu zariadení: pridáva funkcie inteligentného nabíjania pre topológie so systémami riadenia energie (EMS), lokálne ovládače a pre elektromobily s integrovaným inteligentným nabíjaním, nabíjacími stanicami a systémami správy nabíjacích staníc. PodporujeISO 15118Požiadavky na Plug and Play a inteligentné nabíjanie pre elektrické vozidlá.

    OCPP 2.0.1 (JSON)

    OCPP 2.0.1 je najnovšia verzia, vydaná v roku 2020. Ponúka nové funkcie a vylepšenia, ako napríklad podporu pre ISO15118 (Plug and Play), vylepšené zabezpečenie a celkovo vylepšený výkon.

    Kompatibilita verzií OCPP

    OCPP1.x je kompatibilný so staršími verziami, OCPP1.6 je kompatibilný s OCPP1.5, OCPP1.5 je kompatibilný s OCPP1.2.

    OCPP2.0.1 nie je kompatibilný s OCPP1.6, OCPP2.0.1 hoci niektoré časti obsahu OCPP1.6 sú kompatibilné, ale formát dátového rámca bol úplne odlišný od odoslaného.

    Protokol OCPP 2.0.1

    1. Rozdiel medzi OCPP 2.0.1 a OCPP 1.6

    V porovnaní s predchádzajúcimi verziami, ako napríklad OCPP 1.6, má OCPP 2.0.1 významné vylepšenia v nasledujúcich oblastiach:

    a. Zlepšená bezpečnosť

    OCPP 2.0.1: Prepracovanie zabezpečenia a správy zariadení

    OCPP 2.0.1 nie je spätne kompatibilný s verziou 1.6J kvôli úplnej reštrukturalizácii dátového modelu. Jeho najdôležitejším vylepšením je zavedenie troch povinnýchBezpečnostné profily:

    1. Bezpečnostný profil 1:TLS so základným overovaním (heslo).

    2. Bezpečnostný profil 2:TLS s certifikátmi na strane klienta (vyššie zabezpečenie).

    3. Bezpečnostný profil 3:TLS s podporou certifikátov na strane klienta a modulu hardvérového zabezpečenia (HSM).

    Okrem toho nahrádza obmedzenéSrdcový tepmechanizmus s komplexnýmModel zariadeniaToto používa štandardizovanýKomponentaPremennáštruktúra na monitorovanie všetkého od otáčok ventilátora až po vnútornú teplotu, čím sa výrazne zlepšuje diaľková diagnostika.

    b. Pridávanie nových funkcií

    OCPP2.0.1 pridáva mnoho nových funkcií vrátane inteligentnej správy nabíjania a podrobnejšieho hlásenia a analýzy porúch.

    c. Flexibilnejší dizajn

    OCPP2.0.1 bol navrhnutý tak, aby bol flexibilnejší a spĺňal potreby zložitejších a rozmanitejších aplikácií.

    d. Zjednodušenie kódu

    OCPP2.0.1 zjednodušuje kód, čím uľahčuje implementáciu softvéru.

    Aktualizácia firmvéru OCPP2.0.1 pridala digitálny podpis, aby sa zabránilo neúplnému sťahovaniu firmvéru, čo by viedlo k zlyhaniu aktualizácie firmvéru.

    V praktickej aplikácii je možné protokol OCPP2.0.1 použiť na realizáciu diaľkového ovládania nabíjacej stanice, monitorovanie stavu nabíjania v reálnom čase, overovanie používateľov a ďalšie funkcie, čo výrazne zlepšuje používanie nabíjacích zariadení, efektivitu a bezpečnosť. OCPP2.0.1 má v porovnaní s verziou 1.6 oveľa viac detailov a funkcií, čo tiež zvyšuje náročnosť vývoja.

    2. Úvod do funkcií OCPP2.0.1

    Funkcie OCPP2.0.1

    Protokol OCPP 2.0.1 je najnovšou verziou protokolu OCPP. V porovnaní s verziou OCPP 1.6 priniesol protokol OCPP 2.0.1 množstvo vylepšení a optimalizácií. Medzi hlavné funkcie patrí:

    • Doručenie správy:OCP 2.0.1 pridáva nové typy správ a upravuje staršie formáty správ s cieľom zlepšiť efektivitu a výkon.

    • Digitálne certifikáty:V OCPP 2.0.1 boli zavedené bezpečnostné mechanizmy založené na digitálnych certifikátoch, ktoré poskytujú posilnenú autentifikáciu zariadení a ochranu integrity správ. Ide o významné zlepšenie oproti bezpečnostným mechanizmom OCPP 1.6.

    • Dátový model:OCPP 2.0.1 aktualizuje dátový model tak, aby zahŕňal podporu pre nové typy zariadení a funkcie.

    • Správa zariadení:OCPP 2.0.1 poskytuje komplexnejšie funkcie správy zariadení vrátane konfigurácie zariadení, riešenia problémov, aktualizácií softvéru atď.

    •Modely komponentov:OCPP 2.0.1 zavádza flexibilnejší model komponentov, ktorý možno použiť na opis zložitejších nabíjacích zariadení a systémov. To pomáha umožniť pokročilejšie funkcie, ako napríkladV2G (Vozidlo k sieti).

    • Inteligentné nabíjanie:Pokročilé inteligentné nabíjanie a integrácia s normou ISO 15118. Rozdiel medzi verziami 1.6 a 2.0.1 v inteligentnom nabíjaní je významný. Zatiaľ čo verzia 1.6J sa spolieha na základné...Nabíjacie profilyOCPP 2.0.1 natívne podporujeISO 15118prostredníctvom priechodného mechanizmu.

    Toto umožňujeZapojte a nabíjajte (PnC)EVSE funguje ako brána, ktorá umožňuje elektromobilu vymieňať si digitálne certifikáty priamo so backendom pre automatickú autentifikáciu. Nie sú potrebné žiadne RFID karty ani aplikácie. Tým sa tiež vytvárajú základy preV2G (Vozidlo-Sieť), čo umožňuje obojsmerné riadenie toku energie na základe frekvencie a kapacity siete.

    • Identita a autorizácia používateľa:OCPP2.0.1 poskytuje vylepšené mechanizmy identifikácie a autorizácie používateľov, podporuje viacero metód autentifikácie používateľov a kladie vyššie požiadavky na ochranu údajov používateľov.

    III. Úvod do funkcie OCPP

    1. Inteligentné nabíjanie

    IEC-63110

    Externý systém riadenia energie (EMS)
    OCPP 2.0.1 rieši tento problém zavedením mechanizmu oznamovania, ktorý upozorňuje CSMS (systém správy nabíjacích staníc) na externé obmedzenia. Priame inteligentné nabíjacie vstupy, ktoré podporujú systémy riadenia energie (EMS), môžu vyriešiť mnoho situácií:
    Elektrické vozidlá pripojené k nabíjacím staniciam (podľa normy ISO 15118)
    OCPP 2.0.1 podporuje protokol aktualizovaný podľa ISO 15118 pre komunikáciu medzi EVSE a EV. Nabíjanie typu „plug-and-play“ podľa štandardu ISO 15118 a inteligentné nabíjanie (vrátane vstupov z elektromobilov) sa jednoduchšie implementujú pomocou OCPP 2.0.1. Umožňuje prevádzkovateľom nabíjacích staníc odosielať správy (zo systému CSMS) o nabíjacích staniciach na zobrazenie vodičom elektromobilov.
    Inteligentné nabíjanie využíva:

    (1) Vyrovnávač záťaže
    Vyrovnávač záťaže je zameraný najmä na vnútorné zaťaženie nabíjacej stanice. Nabíjacia stanica bude riadiť nabíjací výkon každej nabíjacej stanice podľa predkonfigurácie. Nabíjacia stanica bude nakonfigurovaná s pevnou limitnou hodnotou, napríklad maximálnym výstupným prúdom. Okrem toho konfigurácia obsahuje aj voliteľné možnosti na optimalizáciu rozloženia výkonu nabíjacích staníc medzi jednotlivé nabíjacie stanice. Táto konfigurácia informuje nabíjaciu stanicu, že rýchlosti nabíjania pod touto konfiguračnou hodnotou sú neplatné a že by sa mali zvoliť iné stratégie nabíjania.

    (2) Centrálne inteligentné nabíjanie
    Centrálne inteligentné nabíjanie predpokladá, že limity nabíjania sú riadené centrálnym systémom, ktorý po prijatí predikčných informácií od prevádzkovateľa siete o kapacite siete vypočíta časť alebo celý harmonogram nabíjania a centrálny systém uloží limity nabíjania nabíjacím staniciam a nastaví limity nabíjania odpovedaním na správy.

    (3) Lokálne inteligentné nabíjanie
    Lokálne inteligentné nabíjanie je realizované lokálnym ovládačom, ktorý je ekvivalentom agenta protokolu OCPP a je zodpovedný za prijímanie správ z centrálneho systému a riadenie správania sa pri nabíjaní ostatných nabíjacích staníc v skupine. Samotný ovládač môže byť vybavený nabíjacími stanicami alebo nie. V režime lokálneho inteligentného nabíjania lokálny ovládač obmedzuje nabíjací výkon nabíjacej stanice. Počas nabíjania je možné limitnú hodnotu upravovať. Limitnú hodnotu nabíjacej skupiny je možné konfigurovať lokálne alebo centrálnym systémom.

    2. Úvod do systému

    Systém riadenia nabíjacích staníc (CSMS)

    systematický rámec

    Štruktúra softvéru OCPP

    Architektúra softvéru
    Funkčné moduly v protokole OCPP2.0.1 zahŕňajú najmä modul prenosu dát, modul autorizácie, modul zabezpečenia, modul transakcií, modul hodnôt merača, modul nákladov, modul rezervácie, modul inteligentného nabíjania, modul diagnostiky, modul správy firmvéru a modul zobrazovaných správ.

    IV. Budúci vývoj OCPP

    1. Výhody OCPP

    OCPP je bezplatný a otvorený protokol a zároveň efektívny spôsob riešenia súčasného prepojenia nabíjacích staníc. Bol popularizovaný a používaný v mnohých krajinách sveta. Budúce prepojenie medzi službami operátora bude mať jazyk na komunikáciu.

    Pred príchodom OCPP si každý výrobca nabíjacích staníc vyvinul vlastný proprietárny protokol pre pripojenie na strane servera, čím prevádzkovateľov nabíjacích staníc uzamkol k jedinému výrobcovi. Teraz, keď prakticky všetci výrobcovia hardvéru podporujú OCPP, si prevádzkovatelia nabíjacích staníc môžu slobodne vybrať hardvér od akéhokoľvek dodávateľa, čím sa trh stáva konkurencieschopnejším.

    To isté platí pre majiteľov nehnuteľností/firiem; keď si zakúpia nabíjaciu stanicu, ktorá nie je OCPP, alebo uzatvoria zmluvu s poskytovateľom nabíjacích staníc (CPO), ktorý nie je OCPP, sú viazaní na konkrétnu nabíjaciu stanicu a prevádzkovateľa nabíjacieho miesta. S nabíjacím hardvérom kompatibilným s OCPP však majitelia domov môžu zostať nezávislí od svojich poskytovateľov. Majitelia si môžu slobodne vybrať konkurencieschopnejšie, cenovo výhodnejšie alebo lepšie fungujúce CPO. Taktiež môžu rozšíriť svoju sieť kombináciou rôzneho hardvéru nabíjacích miest bez toho, aby museli demontovať existujúce inštalácie.

    Hlavnou výhodou elektromobilov je samozrejme to, že vodiči elektromobilov sa nemusia spoliehať na jediného prevádzkovateľa nabíjacej stanice alebo dodávateľa elektromobilov. Rovnako ako v prípade zakúpených nabíjacích staníc OCPP, aj vodiči elektromobilov môžu prejsť na lepšie CPO/EMP. Druhou, ale veľmi dôležitou výhodou je možnosť využívať roaming elektromobility.

    2.OCPP v úlohe nabíjania elektrických vozidiel

    (1) OCPP pomáha EVSE a CSMS navzájom komunikovať

    (2) Autorizácia používateľov elektrických vozidiel na začatie nabíjania

    (3) Diaľková úprava konfigurácie nabíjania, diaľkové ovládanie nabíjania (štart/stop), diaľkové odomykanie pištole (identifikátor konektora)

    (4) Stav nabíjacej stanice v reálnom čase (dostupná, zastavená, pozastavená, neoprávnené EV/EVSE), údaje o nabíjaní v reálnom čase, spotreba energie v reálnom čase, porucha EVSE v reálnom čase

    (5) Inteligentné nabíjanie (zníženie zaťaženia siete)

    (6) Správa firmvéru (OTAA)

    OCPP 1.6J2.0.1

    Ⅴ.Empirické overenie a poznatky od výrobcov

    Implementácia OCPP 2.0.1 vyžaduje prísne overenie.Sila prepojenia, náš tím pre výskum a vývoj vykonal rozsiahle testovanie interoperability s použitímOCTT (Nástroj na testovanie zhody s protokolom otvorených nabíjacích bodov)popri integráciách s reálnym svetom.

    Testovacie prostredie a výsledky:Úspešne sme overili firmvér nášho EVSE podľaViac ako 100 globálnych poskytovateľov CSMS(vrátane hlavných európskych a amerických sietí). Naše testy sa zameriavajú na:

    • Stabilita handshake TLS:Zabezpečenie trvalosti pripojenia v rámci bezpečnostného profilu 2 a 3.

    • Integrita údajov o transakciách:Overenie novéhoUdalosť transakciedoručovanie správ za nestabilných sieťových podmienok (simulácia straty paketov).

    Tieto empirické údaje potvrdzujú, že naše riešenie OCPP 2.0.1 je nielen teoreticky kompatibilné, ale aj pripravené na komerčné nasadenie V2G.


    Čas uverejnenia: 21. októbra 2024