1.Úvod do protokolu OCPP
Open Charge Point Protocol (OCPP), vyvinutý organizáciou Open Charge Alliance (OCA) so sídlom v Holandsku, je voľne dostupný protokol určený na štandardizovanú komunikáciu medzi nabíjacími stanicami (CS) a akýmkoľvek systémom správy nabíjacích bodov (CPMS). Táto architektúra protokolu uľahčuje bezproblémové riadenie komunikácie medzi centrálnymi riadiacimi systémami ktoréhokoľvek poskytovateľa nabíjacích služieb a všetkými nabíjacími bodmi, pričom primárne rieši rôzne výzvy vyplývajúce z komunikácie medzi súkromnými nabíjacími sieťami. OCPP umožňuje bezproblémové riadenie komunikácie medzi nabíjacími stanicami a centrálnymi riadiacimi systémami rôznych poskytovateľov. Uzavretá povaha súkromných nabíjacích sietí za posledných niekoľko rokov spôsobila značnú frustráciu mnohým majiteľom elektrických vozidiel a správcom nehnuteľností, čo vyvolalo rozšírené požiadavky na otvorený model v tomto odvetví. Medzi výhody protokolu OCPP patrí otvorené a bezplatné používanie, predchádzanie uzamknutiu dodávateľa (nabíjacia platforma), skrátenie integračného času/pracovnej záťaže a problémy s IT.
A.Úvod do vývoja verzií OCPP
V roku 2009 holandská spoločnosť ElaadNL iniciovala vytvorenie aliancie Open Charge Alliance (OCA), ktorá je primárne zodpovedná za pokrok v protokole Open Charge Point (OCPP) a Open Smart Charging Protocol (OSCP). Tieto protokoly teraz vlastní OCA. OCPP môže podporovať všetky typy technológií nabíjania.
B. Úvod do verzií OCPP
Vývoj verzie OCPP: Od OCPP 1.5 po najnovšiu verziu OCPP 2.0.1
(1) OCPP1.2 (MYDLO)
(2)OCPP1.5(SOAP)
Vzhľadom na existenciu mnohých proprietárnych protokolov v tomto odvetví, ktoré bránia jednotnej skúsenosti so službami a interoperabilite medzi rôznymi operátormi, sa Open Charge Alliance (OCA) ujala vedenia vo vývoji otvoreného protokolu OCPP 1.5. SOAP, obmedzený svojimi protokolovými obmedzeniami, nemohol byť rýchlo propagovaný vo veľkom meradle. OCPP 1.5 komunikuje s centrálnymi systémami pomocou protokolu SOAP na báze HTTP protokolu, umožňujúceho prevádzku nabíjacích miest. Podporuje funkcie, ako je miestne a vzdialené spustenie transakcií, vrátane merania pre fakturáciu.
OCPP 1.6 (SOAP/JSON) zaviedol implementáciu formátu JSON popri SOAP, čím sa zvýšila rozšíriteľnosť pre inteligentné nabíjanie. Verzia JSON komunikuje cez WebSocket, čo umožňuje výmenu dát v akomkoľvek sieťovom prostredí. Najpoužívanejšou verziou na trhu je verzia 1.6J, ktorá podporuje dáta vo formáte JSON cez WebSocket na zníženie dátovej prevádzky a umožňuje prevádzku v sieťach bez podpory smerovania paketov (napr. verejný internet). Funkcie inteligentného nabíjania zahŕňajú vyvažovanie záťaže, centrálnu a miestnu inteligenciu a opakovaný prenos informácií o bode (na základe aktuálnych informácií o nabíjacom bode), ako je konečná hodnota merania alebo stav nabíjacieho bodu.
OCPP 2.0 (JSON), vydaný v roku 2018, zlepšil spracovanie transakcií, zlepšilo zabezpečenie a zaviedol funkcie správy zariadení. Rozšíril možnosti inteligentného nabíjania pre systémy riadenia energie (EMS), miestne ovládače a topológie pre integráciu elektrických vozidiel s inteligentným nabíjaním, nabíjacími stanicami a systémami riadenia. OCPP 2.0 tiež podporuje normu ISO 15118 pre požiadavky na plug-and-play a inteligentné nabíjanie elektrických vozidiel.
OCPP 2.0.1 (JSON) je najnovšia verzia vydaná v roku 2020. Poskytuje nové funkcie a vylepšenia, ako je podpora štandardu ISO 15118 pre plug-and-play, vylepšené zabezpečenie a komplexné vylepšenia výkonu.
Kompatibilita verzie C.OCPP
OCPP 1.x je spätne kompatibilný. OCPP 1.6 je kompatibilný s OCPP 1.5 a OCPP 1.5 je kompatibilný s OCPP 1.2.
OCPP 2.0.1 nie je kompatibilný s OCPP 1.6. Zatiaľ čo určitý obsah v OCPP 2.0.1 môže existovať v OCPP 1.6, formát prenášaných dátových rámcov je úplne odlišný.
2. Protokol OCPP 2.0.1
Odpoveď: V porovnaní so staršími verziami, ako je OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 prináša významné vylepšenia v niekoľkých aspektoch:
Vylepšené zabezpečenie: OCPP 2.0.1 posilňuje bezpečnosť zavedením pripojení HTTPS založených na SSL (Secure Socket Layer) a novej schéme správy certifikátov na zaistenie bezpečnej komunikácie.
Pridanie nových funkcií: OCPP 2.{1}.1 predstavuje mnoho nových funkcií vrátane inteligentného riadenia nabíjania a podrobnejšieho hlásenia a analýzy porúch.
Flexibilnejší dizajn: Dizajn OCPP 2.0.1 je flexibilnejší a vyhovuje komplexným a rôznorodým požiadavkám aplikácií.
Zjednodušený kód: OCPP 2.{1}.1 zjednodušuje kód a zjednodušuje implementáciu softvéru.
V OCPP 2.0.1 obsahujú aktualizácie firmvéru digitálne podpisy, aby sa predišlo neúplnému stiahnutiu firmvéru, čím sa zabráni zlyhaniam aktualizácie firmvéru.
V praktických aplikáciách je možné protokol OCPP 2.0.1 použiť na diaľkové ovládanie nabíjacích staníc, monitorovanie stavu nabíjania v reálnom čase, autentifikáciu používateľa a ďalšie funkcie, čím sa výrazne zvyšuje efektivita a bezpečnosť nabíjacích zariadení. . OCPP 2.0.1 ponúka viac podrobností a funkcií v porovnaní s verziou 1.6, aj keď so zvýšenou zložitosťou vývoja.
B. Úvod do OCPP 2.0.1 Funkcie
OCPP 2.0.1 Protocol je najnovšia verzia protokolu OCPP, ktorá v porovnaní s OCPP 1.6 priniesla výrazné vylepšenia a optimalizácie. Medzi hlavné vylepšenia patria:
Prenos správ: OCPP 2.0.1 predstavuje nové typy správ a upravuje niektoré staré formáty správ s cieľom zvýšiť efektivitu a výkon.
Digitálne certifikáty: OCPP 2.0.1 predstavuje bezpečnostný mechanizmus založený na digitálnych certifikátoch, ktorý poskytuje posilnenú autentifikáciu zariadenia a ochranu integrity správ. Ide o významné zlepšenie v porovnaní s bezpečnostným mechanizmom v OCPP 1.6.
Dátový model: OCPP 2.0.1 aktualizuje dátový model a pridáva podporu pre nové typy zariadení a funkcie.
Správa zariadenia: OCPP 2.0.1 poskytuje komplexnejšie funkcie správy zariadenia vrátane konfigurácie zariadenia, diagnostiky porúch, aktualizácií softvéru atď.
Model komponentov: OCPP 2.0.1 predstavuje flexibilnejší model komponentov, ktorý možno použiť na opis zložitejších nabíjacích zariadení a systémov. Pomáha to pri implementácii pokročilých funkcií, ako je Vehicle to Grid (V2G).
Smart Charging: OCPP 2.0.1 pridáva podporu pre inteligentné nabíjanie, čo umožňuje dynamické nastavenie nabíjacieho výkonu na základe podmienok siete alebo požiadaviek používateľa.
Identita a autorizácia používateľa: OCPP 2.0.1 poskytuje komplexnejší mechanizmus rozpoznávania a autorizácie identity používateľa, ktorý podporuje viacero metód overovania používateľov a kladie vyššie požiadavky na ochranu údajov používateľa.
3. Úvod do funkčnosti OCPP
A. Inteligentné nabíjanie
Systém externého riadenia energie (EMS) a OCPP 2.0.1 sú navrhnuté tak, aby riešili problém externých obmedzení systémov riadenia nabíjacích staníc (CSMS). Mechanizmus oznamovania zavedený v OCPP 2.0.1 informuje CSMS o akýchkoľvek externých obmedzeniach. Priame vstupy inteligentného nabíjania z EMS dokážu zvládnuť rôzne scenáre, ako napríklad:
Elektrické vozidlá (EV) pripojené k nabíjacím bodom podľa normy ISO 15118
OCPP 2.0.1 podporuje ISO 15118, aktualizovaný protokol pre komunikáciu medzi EVSE a EV. Funkcie plug-and-charge a inteligentné nabíjanie podľa normy ISO 15118 vrátane vstupov z elektromobilov sa ľahšie implementujú s OCPP 2.0.1. To umožňuje operátorom nabíjacích staníc odosielať správy o nabíjacej stanici z CSMS, ktoré sa zobrazujú vodičom EV.
Účely inteligentného nabíjania zahŕňajú:
Rozdelenie výkonuVyvažovanie záťaže primárne rieši vnútorné zaťaženie nabíjacej stanice. Stanica riadi nabíjací výkon každej nabíjacej kôpky podľa vopred nakonfigurovaných nastavení. Pre stanicu je nastavená pevná limitná hodnota, ako je maximálny výstupný prúd. Konfigurácia navyše obsahuje voliteľné možnosti na optimalizáciu distribúcie energie medzi nabíjacími hromadami. Táto konfigurácia naznačuje, že poplatky pod touto hodnotou sú neúčinné a mali by sa zvoliť iné stratégie nabíjania.
Centrálne inteligentné nabíjanieCentrálne inteligentné nabíjanie predpokladá, že limity nabíjania sú riadené centrálnym systémom. Po prijatí predpovedí o kapacite siete od prevádzkovateľa siete centrálny systém vypočíta časť alebo všetky plány spoplatňovania. Ukladá obmedzenia spoplatňovania na hromadách nabíjania odpovedaním na správy na nastavenie týchto limitov.
Miestne inteligentné nabíjanieLokálne inteligentné nabíjanie je implementované prostredníctvom lokálneho ovládača, ktorý funguje ako proxy protokolu OCPP. Prijíma správy z centrálneho systému a riadi správanie sa nabíjania ostatných staníc v skupine. Miestny ovládač môže byť vybavený nabíjacími hromadami alebo sa môže rozhodnúť, že nebude. V režime lokálneho inteligentného nabíjania miestny ovládač obmedzuje nabíjací výkon stanice. Tieto limity môžu byť modifikované počas procesu spoplatňovania a limitné hodnoty skupiny môžu byť nakonfigurované lokálne alebo centrálnym systémom.
B: Úvod do systému
Funkčné moduly v protokole OCPP2.0.1 zahŕňajú najmä:
Modul prenosu dát
Autorizačný modul
Bezpečnostný modul
Transakčný modul
Modul merania
Nákladový modul
Rezervačný modul
Inteligentný nabíjací modul
Diagnostický modul
Modul správy firmvéru
Zobraziť modul správ
4. Budúci vývoj OCPP
Výhody A.OCPPOpen Charge Point Protocol (OCPP) je bezplatný a otvorený protokol, ktorý slúži ako efektívne riešenie pre interoperabilitu nabíjacích staníc. Bol propagovaný a používaný v mnohých krajinách sveta. Hoci Čína ešte nevytvorila jednotný protokol, používanie OCPP ako základu by mohlo v budúcnosti uľahčiť komunikáciu medzi službami operátorov. S rozvojom nového čínskeho priemyslu energetických vozidiel sa blíži úprava a zjednotenie nabíjacích zariadení. To, či národné oddelenia alebo operátori prijmú protokol OCPP, si stále vyžaduje čas na otestovanie.
Pred príchodom OCPP si každý výrobca nabíjacích kôp vyvinul svoj vlastný proprietárny protokol pre backendové pripojenia, ktorý spája operátorov nabíjacích hromad s jednotlivými výrobcami. Teraz, keďže takmer všetci výrobcovia hardvéru podporujú OCPP, operátori nabíjacích blokov si môžu slobodne vybrať hardvér od akéhokoľvek dodávateľa, vďaka čomu je trh konkurencieschopnejší.
To isté platí pre vlastníkov nehnuteľností/podnikov; keď si kúpia nabíjacie stanice mimo OCPP alebo podpíšu zmluvy s CPO mimo OCPP, sú viazaní na konkrétne nabíjacie stanice a operátorov. S nabíjacím hardvérom v súlade s OCPP však môžu majitelia zostať nezávislí od dodávateľov. Môžu si slobodne vybrať CPO, ktoré sú konkurencieschopnejšie, nákladovo efektívnejšie alebo bohatšie na funkcie. Môžu tiež rozšíriť svoju sieť zmiešaním rôznych nabíjacích zariadení bez toho, aby museli odstraňovať existujúce zariadenia.
Hlavnou výhodou pre vodičov elektrických vozidiel je to, že sa nemusia spoliehať na jedného operátora nabíjačky alebo dodávateľa EV. Podobne ako pri nákupe nabíjacích staníc OCPP môžu vodiči EV prejsť na lepšie CPO/EMP. Druhou, no veľmi dôležitou výhodou je možnosť využívať roaming v e-mobilite. OCPP a ďalší otvorený protokol, OCPI, umožňujú e-roaming. E-Roaming poskytuje vodičom elektromobilov prístup ku všetkej dostupnej nabíjacej infraštruktúre len s jedným predplatným alebo zmluvou s poskytovateľom služieb E-Mobility.
B. Rozdiely medzi OCPP a domácimi protokolmiV súčasnosti väčšina domácich výrobcov a prevádzkovateľov nabíjacích zariadení, ako napríklad State Grid, Southern Power Grid, Teld a Aulton, prijíma protokol 104 ako základný protokol a do určitej miery ho upravuje.
Protokol 104, založený na TCP/IP, je binárny komunikačný protokol známy svojou malou veľkosťou údajov, ale slabou čitateľnosťou a nedostatočnou rozšíriteľnosťou. Medzi jeho nevýhody patrí správa informácií o používateľských účtoch a rezerváciách, informácie o BMS a autentifikácii batérie na strane vozidla a informácie o stave parkovacích miest v reálnom čase. Napríklad pre požičovňu na zdieľanie času by bolo ťažké hĺbkovo optimalizovať používateľskú skúsenosť prostredníctvom prenosu relevantných informácií z hromady poplatkov; podobne je pre nabíjačky náročné promptne informovať majiteľov áut o stave batérie z dôvodu slabej rozšíriteľnosti.
Niektorí výrobcovia preto kvôli týmto nevýhodám pri implementácii urobili určité úpravy, aby čiastočne splnili vyššie spomínané nenaplnené scenáre. To viedlo k odchýlkam v detailoch implementácie každého výrobcu, čo z neho v podstate urobilo polosúkromný protokol pri externom prepojení, čo má za následok značné náklady na integráciu na mieru.
Uvádza sa, že protokol 104 obsahuje dve časti: formát obchodných údajov a správu siete. V súčasnosti väčšina výrobcov pri implementácii nepoužíva súvisiace príkazy na správu siete. Predtým, keďže väčšina vyhradených rýchlo-prevádzkových nabíjacích staníc bola postavená v mestských oblastiach a na zemi, problémy s bezdrôtovým pripojením neboli vážne. S rozvojom súkromných osobných áut a budovaním nabíjacích zariadení na základe renovácií parkovísk však môže zložitosť nabíjacích miest viesť k nespoľahlivým spojeniam. V takýchto prípadoch nedostatok metódy na zvládnutie slabých sieťových signálov odhalil množstvo problémov.
C. Úloha OCPP pri nabíjaní elektrických vozidiel zahŕňa:
OCPP uľahčuje komunikáciumedzi EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) a CSMS (systém riadenia nabíjacej stanice).
Autorizáciaaby sa používatelia elektrických vozidiel začali nabíjať.
Diaľková modifikáciakonfigurácií nabíjania, diaľkového ovládania nabíjania (štart/stop) a diaľkového odblokovania nabíjacej pištole (ID konektora).
Stav v reálnom časenabíjacej stanice (dostupná, zastavená, pozastavená, neoprávnené EV/EVSE), údaje o nabíjaní v reálnom čase, spotreba energie v reálnom čase a poruchy EVSE v reálnom čase.
Inteligentné nabíjaniena zníženie zaťaženia elektrickej siete.
Správa firmvéru(Over-The-Air Authorization).
Tieto funkcie pomáhajú zlepšiť efektivitu a používateľskú skúsenosť s infraštruktúrou nabíjania elektrických vozidiel.