• head_banner_01
  • head_banner_02

OCPP – Open Charge Point Protocol od 1,5 do 2,1 palce pro nabíjení elektromobilů

Vývoj OCPP: Přechod z verze 1.6 na 2.0.1 a dále v nabíjení elektromobilů

Obsah

    I. Úvod do protokolu otevřených nabíjecích bodů

    Ten/Ta/ToProtokol otevřených nabíjecích bodů (OCPP)slouží jako globální standard pro komunikaci mezi zařízeními pro napájení elektrických vozidel (EVSE) a systémy pro správu nabíjecích stanic (CSMS). Autorem jeAliance pro otevřené nabíjení (OCA), tento protokol je uznáván jako de facto standard v odvětví elektromobilů (předchůdce IEC 63110). Eliminuje proprietární vazby a zajišťuje, že hardware od různých výrobců může bezproblémově spolupracovat s různými backendovými systémy.

    Poznámka k autoritě: Tento článek odkazuje na oficiální normy uvedené v dokumentech OCA Whitepapers a specifikacích IEC/ISO.

    1. Historie OCPP

    Historie OCPP

    2. Úvod do verze OCPP

    Jak je uvedeno níže, od OCPP1.5 do nejnovějšího OCPP2.0.1

    Úvod do verze OCPP

    Protože v oboru existuje příliš mnoho proprietárních protokolů na to, aby podporovaly jednotný zážitek ze služeb a provozní propojení mezi službami různých operátorů, ujala se společnost OCA vedení ve vývoji otevřeného protokolu OCPP1.5. Protokol SOAP je omezen svými vlastními protokolovými omezeními a nemůže být široce a rychle popularizován.

    OCPP 1.5 komunikuje s centrálními systémy prostřednictvím protokolu SOAP založeného na protokolu HTTP pro provoz nabíjecích bodů. Podporuje následující funkce: Lokální a vzdáleně iniciované transakce, včetně měření fakturace.

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

    Zatímco dřívější verze, jako například OCPP 1.5, se spoléhaly na těžkopádný protokol SOAP,OCPP 1.6Jzpůsobilo revoluci v tomto odvětví zavedením JSON přes WebSockets. To umožnilo plně duplexní komunikaci a výrazně snížilo datový provoz, čímž se stalo současným tržním standardem. Vydání všakOCPP 2.0.1(oprava chyb verze 2.0) představuje zásadní změnu paradigmatu. Na rozdíl od verze 1.6J není OCPP 2.0.1 zpětně kompatibilní kvůli zásadním změnám v datové struktuře určené pro podporu komplexních systémů pro správu energie (EMS) a přísných bezpečnostních standardů.

    Ⅱ.Úvod k verzi OCPP

    Jak je uvedeno níže, od OCPP1.5 do nejnovějšího OCPP2.0.1

    Úvod do verze OCPP

    Protože v oboru existuje příliš mnoho proprietárních protokolů na to, aby podporovaly jednotný zážitek ze služeb a provozní propojení mezi službami různých operátorů, ujala se společnost OCA vedení ve vývoji otevřeného protokolu OCPP1.5. Protokol SOAP je omezen svými vlastními protokolovými omezeními a nemůže být široce a rychle popularizován.

    OCPP 1.5 komunikuje s centrálními systémy prostřednictvím protokolu SOAP založeného na protokolu HTTP pro provoz nabíjecích bodů. Podporuje následující funkce: Lokální a vzdáleně iniciované transakce, včetně měření fakturace.

    OCPP 1.6J (JSON přes WebSockets)

    I když je starší verze SOAP zastaralá,OCPP 1.6Jzůstává nejrozšířenější verzí. VyužíváJSON přes WebSockets (WSS), což umožňuje plně duplexní komunikaci. Na rozdíl od protokolu SOAP založeného na HTTP umožňuje WSS serveru (CSMS) iniciovat příkazy (jakoVzdálené spuštění transakce) k nabíječce, i když je nabíječka za firewallem NAT.

    OCPP 2.0 (JSON)

    OCPP 2.0, vydaný v roce 2018, vylepšuje zpracování transakcí, zvyšuje zabezpečení a správu zařízení: přidává funkce inteligentního nabíjení pro topologie se systémy správy energie (EMS), lokální řídicí jednotky a pro elektromobily s integrovaným inteligentním nabíjením, nabíjecími stanicemi a systémy správy nabíjecích stanic. PodporujeISO 15118Požadavky na technologie Plug and Play a inteligentní nabíjení pro elektromobily.

    OCPP 2.0.1 (JSON)

    OCPP 2.0.1 je nejnovější verze, vydaná v roce 2020. Nabízí nové funkce a vylepšení, jako je podpora pro ISO15118 (Plug and Play), vylepšené zabezpečení a celkově vylepšený výkon.

    Kompatibilita verzí OCPP

    OCPP1.x je kompatibilní s nižšími verzemi, OCPP1.6 je kompatibilní s OCPP1.5, OCPP1.5 je kompatibilní s OCPP1.2.

    OCPP2.0.1 není kompatibilní s OCPP1.6, ačkoli OCPP2.0.1 ano, ale formát datového rámce se zcela lišil od odeslaného.

    Protokol OCPP 2.0.1

    1. Rozdíl mezi OCPP 2.0.1 a OCPP 1.6

    Ve srovnání s dřívějšími verzemi, jako je OCPP 1.6, má OCPP 2.0.1 zásadní vylepšení v následujících oblastech:

    a. Zlepšené zabezpečení

    OCPP 2.0.1: Generální oprava zabezpečení a správy zařízení

    OCPP 2.0.1 není zpětně kompatibilní s verzí 1.6J kvůli kompletní restrukturalizaci datového modelu. Jeho nejdůležitějším vylepšením je zavedení tří povinnýchBezpečnostní profily:

    1. Bezpečnostní profil 1:TLS se základním ověřováním (heslo).

    2. Bezpečnostní profil 2:TLS s certifikáty na straně klienta (vyšší zabezpečení).

    3. Bezpečnostní profil 3:TLS s podporou klientských certifikátů a modulu hardwarového zabezpečení (HSM).

    Dále nahrazuje omezenéSrdeční tepmechanismus s komplexnímModel zařízeníToto používá standardizovanýKomponentaProměnnástruktura pro sledování všeho od otáček ventilátoru až po vnitřní teplotu, což výrazně zlepšuje vzdálenou diagnostiku.

    b. Přidávání nových funkcí

    OCPP2.0.1 přidává mnoho nových funkcí, včetně inteligentní správy nabíjení a podrobnějšího hlášení a analýzy poruch.

    c. Flexibilnější design

    OCPP2.0.1 byl navržen tak, aby byl flexibilnější a splňoval potřeby složitějších a rozmanitějších aplikací.

    d. Zjednodušení kódu

    OCPP2.0.1 zjednodušuje kód, což usnadňuje implementaci softwaru.

    Aktualizace firmwaru OCPP2.0.1 přidala digitální podpis, aby se zabránilo neúplnému stažení firmwaru, což by vedlo k selhání aktualizace firmwaru.

    V praktickém použití lze protokol OCPP2.0.1 použít k realizaci dálkového ovládání nabíjecího zařízení, monitorování stavu nabíjení v reálném čase, ověřování uživatelů a dalších funkcí, což výrazně zlepšuje používání nabíjecího zařízení, efektivitu a bezpečnost. OCPP2.0.1 má oproti verzi 1.6 mnoho detailů a funkcí, ale i obtížnější vývoj.

    2. Úvod do funkcí OCPP2.0.1

    Funkce OCPP2.0.1

    Protokol OCPP 2.0.1 je nejnovější verzí protokolu OCPP. Ve srovnání s verzí OCPP 1.6 prošel protokol OCPP 2.0.1 řadou vylepšení a optimalizací. Mezi hlavní funkce patří:

    • Doručování zpráv:OCP 2.0.1 přidává nové typy zpráv a upravuje starší formáty zpráv pro zlepšení efektivity a výkonu.

    • Digitální certifikáty:V OCPP 2.0.1 byly zavedeny bezpečnostní mechanismy založené na digitálních certifikátech, které poskytují posílené ověřování zařízení a ochranu integrity zpráv. Jedná se o významné vylepšení oproti bezpečnostním mechanismům OCPP 1.6.

    •Datový model:OCPP 2.0.1 aktualizuje datový model a zahrnuje podporu pro nové typy zařízení a funkce.

    • Správa zařízení:OCPP 2.0.1 poskytuje komplexnější funkce správy zařízení, včetně konfigurace zařízení, řešení problémů, aktualizací softwaru atd.

    • Modely komponent:OCPP 2.0.1 zavádí flexibilnější model komponent, který lze použít k popisu složitějších nabíjecích zařízení a systémů. To pomáhá umožnit pokročilejší funkce, jako napříkladV2G (Vozidlo k síti).

    • Inteligentní nabíjení:Pokročilé inteligentní nabíjení a integrace s normou ISO 15118. Rozdíl mezi verzemi 1.6 a 2.0.1 v inteligentním nabíjení je významný. Zatímco verze 1.6J se spoléhá na základní...Nabíjecí profilyOCPP 2.0.1 nativně podporujeISO 15118prostřednictvím průchozího mechanismu.

    To umožňujeZapojte a nabijte (PnC)EVSE funguje jako brána, která umožňuje elektromobilu vyměňovat si digitální certifikáty přímo s backendem pro automatické ověřování. Nejsou potřeba žádné RFID karty ani aplikace. Tím se také pokládají základy proV2G (Vozidlo-síť), což umožňuje obousměrné řízení toku energie na základě frekvence a kapacity sítě.

    • Identita a autorizace uživatele:OCPP2.0.1 poskytuje vylepšené mechanismy identifikace a autorizace uživatelů, podporuje více metod ověřování uživatelů a klade vyšší požadavky na ochranu uživatelských dat.

    III. Úvod do funkce OCPP

    1. Inteligentní nabíjení

    IEC-63110

    Externí systém řízení energie (EMS)
    OCPP 2.0.1 řeší tento problém zavedením mechanismu upozorňování, který upozorňuje CSMS (systém správy nabíjecích stanic) na externí omezení. Přímé inteligentní nabíjecí vstupy, které podporují systémy hospodaření s energií (EMS), mohou vyřešit mnoho situací:
    Elektromobily připojené k nabíjecím stanicím (dle normy ISO 15118)
    OCPP 2.0.1 podporuje protokol aktualizovaný podle ISO 15118 pro komunikaci mezi EVSE a elektromobily. Nabíjení typu „plug-and-play“ dle standardu ISO 15118 a inteligentní nabíjení (včetně vstupů z elektromobilů) se s OCPP 2.0.1 snáze implementují. Umožňuje provozovatelům nabíjecích stanic odesílat zprávy (z CSMS) o nabíjecích stanicích pro zobrazení řidičům elektromobilů.
    Inteligentní nabíjení využívá:

    (1) Vyrovnávač zátěže
    Vyrovnávání zátěže (Load Balancer) je zaměřeno především na vnitřní zatížení nabíjecí stanice. Nabíjecí stanice bude řídit nabíjecí výkon každé nabíjecí stanice podle předkonfigurace. Nabíjecí stanice bude nakonfigurována s pevnou limitní hodnotou, například maximálním výstupním proudem. Konfigurace navíc zahrnuje volitelné možnosti pro optimalizaci distribuce výkonu nabíjecích stanic mezi jednotlivé nabíjecí stanice. Tato konfigurace informuje nabíjecí stanici, že rychlosti nabíjení pod touto konfigurační hodnotou jsou neplatné a že by měly být zvoleny jiné strategie nabíjení.

    (2) Centrální inteligentní nabíjení
    Centrální inteligentní nabíjení předpokládá, že limity nabíjení jsou řízeny centrálním systémem, který po obdržení předpovědi provozovatele sítě o kapacitě sítě vypočítává část nebo celý harmonogram nabíjení, a centrální systém ukládá limity nabíjení nabíjecím stanicím a nastavuje limity nabíjení reakcí na zprávy.

    (3) Lokální inteligentní nabíjení
    Lokální inteligentní nabíjení je realizováno lokálním regulátorem, který je ekvivalentem agenta protokolu OCPP a je zodpovědný za příjem zpráv z centrálního systému a řízení chování ostatních nabíjecích stanic ve skupině při nabíjení. Samotný regulátor může být vybaven nabíjecími stanicemi, nebo ne. V režimu lokálního inteligentního nabíjení lokální regulátor omezuje nabíjecí výkon nabíjecí stanice. Během nabíjení lze limitní hodnotu upravovat. Limitní hodnotu nabíjecí skupiny lze konfigurovat lokálně nebo centrálním systémem.

    2. Úvod do systému

    Systém správy nabíjecích stanic (CSMS)

    systematický rámec

    Struktura softwaru OCPP

    Softwarová architektura
    Mezi funkční moduly v protokolu OCPP2.0.1 patří zejména modul přenosu dat, modul autorizace, modul zabezpečení, modul transakcí, modul hodnot měřičů, modul nákladů, modul rezervace, modul inteligentního nabíjení, modul diagnostiky, modul správy firmwaru a modul zobrazovaných zpráv.

    IV. Budoucí vývoj OCPP

    1. Výhody OCPP

    OCPP je bezplatný a otevřený protokol a zároveň efektivní způsob řešení současného propojení nabíjecích stanic. Byl popularizován a používán v mnoha zemích světa. Budoucí propojení mezi službami operátorů bude mít komunikační jazyk.

    Před příchodem OCPP si každý výrobce nabíjecích stanic vyvinul vlastní proprietární protokol pro back-endové připojení, čímž provozovatele nabíjecích stanic vázal na jednoho výrobce. Nyní, kdy OCPP podporují prakticky všichni výrobci hardwaru, si provozovatelé nabíjecích stanic mohou volně vybrat hardware od libovolného dodavatele, což zvyšuje konkurenceschopnost trhu.

    Totéž platí pro majitele nemovitostí/firem; když si zakoupí nabíjecí stanici mimo OCPP nebo uzavřou smlouvu s poskytovatelem nabíjecích služeb mimo OCPP, jsou vázáni na konkrétní nabíjecí stanici a provozovatele nabíjecího místa. S nabíjecím hardwarem kompatibilním s OCPP však mohou majitelé domů zůstat nezávislí na svých poskytovatelích. Majitelé si mohou vybrat konkurenceschopnější, cenově výhodnější nebo lépe fungující poskytovatele nabíjecích služeb. Mohou také rozšířit svou síť kombinací různého hardwaru nabíjecích míst, aniž by museli demontovat stávající instalace.

    Hlavní výhodou elektromobilů je samozřejmě to, že se řidiči elektromobilů nemusí spoléhat na jediného provozovatele nabíjecí stanice ani na dodavatele elektromobilů. Stejně jako u zakoupených nabíjecích stanic OCPP mohou řidiči elektromobilů přejít na lepší CPO/EMP. Druhou, ale velmi důležitou výhodou je možnost využívat roaming pro elektromobilitu.

    2.OCPP v roli nabíjení elektromobilů

    (1) OCPP pomáhá EVSE a CSMS vzájemně komunikovat

    (2) Povolení uživatelů elektromobilů k zahájení nabíjení

    (3) Dálková úprava konfigurace nabíjení, dálkové ovládání nabíjení (start/stop), dálkové odemykání pistole (identifikační číslo konektoru)

    (4) Stav nabíjecí stanice v reálném čase (dostupná, zastavená, pozastavená, neautorizovaný elektromobil/elektrické vozidlo), data o nabíjení v reálném čase, spotřeba energie v reálném čase, porucha elektromobilu v reálném čase

    (5) Inteligentní nabíjení (snížení zatížení sítě)

    (6) Správa firmwaru (OTAA)

    OCPP 1.6J2.0.1

    Ⅴ.Empirické ověření a poznatky od výrobců

    Implementace OCPP 2.0.1 vyžaduje důkladné ověření.Síla spojeníNáš tým výzkumu a vývoje provedl rozsáhlé testování interoperability s využitímOCTT (Nástroj pro testování shody s protokolem otevřených nabíjecích bodů)spolu s integracemi z reálného světa.

    Testovací prostředí a výsledky:Úspěšně jsme ověřili firmware našeho EVSE.Více než 100 globálních poskytovatelů CSMS(včetně hlavních evropských a amerických sítí). Naše testy se zaměřují na:

    • Stabilita handshake TLS:Zajištění trvalosti připojení v rámci bezpečnostního profilu 2 a 3.

    • Integrita transakčních dat:Ověřování novéhoTransakční událostdoručování zpráv za nestabilních síťových podmínek (simulace ztráty paketů).

    Tato empirická data potvrzují, že naše řešení OCPP 2.0.1 je nejen teoreticky kompatibilní, ale také připravené pro komerční nasazení V2G.


    Čas zveřejnění: 21. října 2024