1. Въведение в протокола OCPP
Open Charge Point Protocol (OCPP), разработен от Open Charge Alliance (OCA), базиран в Холандия, е свободно достъпен протокол, предназначен за стандартизирана комуникация между зарядни станции (CS) и всяка система за управление на зарядни точки (CPMS). Тази архитектура на протокола улеснява безпроблемното управление на комуникацията между централните системи за управление на всеки доставчик на услуги за таксуване и всички точки за таксуване, като основно се справя с различните предизвикателства, произтичащи от комуникацията между частни мрежи за таксуване. OCPP позволява безпроблемно управление на комуникацията между зарядните станции и централните системи за управление на различни доставчици. През последните няколко години затвореният характер на частните мрежи за зареждане предизвика значително разочарование за много собственици на електрически превозни средства и мениджъри на имоти, което предизвика широко разпространени призиви за отворен модел в индустрията. Предимствата на протокола OCPP включват отворена и безплатна употреба, предотвратяване на блокиране на доставчика (платформа за таксуване), намаляване на времето за интегриране/натоварване и ИТ проблеми.
A.Въведение в разработването на версии на OCPP
През 2009 г. холандската компания ElaadNL инициира формирането на Open Charge Alliance (OCA), отговорен основно за напредъка на Open Charge Point Protocol (OCPP) и Open Smart Charging Protocol (OSCP). Тези протоколи вече са собственост на OCA. OCPP може да поддържа всички видове технологии за зареждане.
B.Въведение във версиите на OCPP
Развитие на версията на OCPP: От OCPP 1.5 до най-новия OCPP 2.0.1
(1) OCPP1.2 (САПУН)
(2) OCPP1.5 (САПУН)
Поради съществуването на множество патентовани протоколи в рамките на индустрията, които възпрепятстват унифицираното обслужване и оперативната съвместимост между различните оператори, Open Charge Alliance (OCA) пое водеща роля в разработването на отворения протокол OCPP 1.5. SOAP, ограничен от ограниченията на своя протокол, не може да бъде бързо популяризиран в голям мащаб. OCPP 1.5 комуникира с централните системи, използвайки протокола SOAP, базиран на HTTP протокола, което позволява работата на точките за зареждане. Той поддържа функционалности като локално и дистанционно иницииране на транзакции, включително измерване за фактуриране.
OCPP 1.6 (SOAP/JSON) въведе внедряване на JSON формат заедно със SOAP, подобрявайки разширяемостта за интелигентно зареждане. JSON версията комуникира чрез WebSocket, което позволява обмен на данни във всяка мрежова среда. Най-широко използваната версия на пазара е версията 1.6J, поддържаща данни във формат JSON през WebSocket за намаляване на трафика на данни и позволяваща работа в мрежи без поддръжка за маршрутизиране на пакети (напр. обществен интернет). Функционалностите за интелигентно зареждане включват балансиране на натоварването, централно и локално разузнаване и повторно предаване на информация за точката (на базата на информация за текущата точка за зареждане), като крайната стойност на измерване или статус на точката за зареждане.
OCPP 2.0 (JSON), пуснат през 2018, подобри обработката на транзакции, подобри сигурността и въведе функции за управление на устройства. Той разшири възможностите за интелигентно зареждане за системи за управление на енергията (EMS), локални контролери и топологии за интегриране на електрически превозни средства с интелигентно зареждане, станции за зареждане и системи за управление. OCPP 2.0 също поддържа ISO 15118 за изисквания за plug-and-play и интелигентно зареждане за електрически превозни средства.
OCPP 2.0.1 (JSON) е най-новата версия, издадена през 2020 г. Тя предоставя нови функции и подобрения, като поддръжка на ISO 15118 за plug-and-play, подобрена сигурност и цялостни подобрения на производителността.
C.OCPP версия Съвместимост
OCPP 1.x е обратно съвместим. OCPP 1.6 е съвместим с OCPP 1.5, а OCPP 1.5 е съвместим с OCPP 1.2.
OCPP 2.0.1 не е съвместим с OCPP 1.6. Докато известно съдържание в OCPP 2.0.1 може да съществува в OCPP 1.6, форматът на предаваните рамки с данни е напълно различен.
2. Протоколът OCPP 2.0.1
A. В сравнение с по-ранни версии като OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 носи значителни подобрения в няколко аспекта:
Подобрена сигурност: OCPP 2.0.1 подсилва сигурността чрез въвеждане на HTTPS връзки, базирани на Secure Socket Layer (SSL) и нова схема за управление на сертификати, за да се гарантира сигурна комуникация.
Добавяне на нови функции: OCPP 2.0.1 въвежда много нови функции, включително интелигентно управление на зареждането и по-подробно докладване и анализ на грешки.
По-гъвкав дизайн: Дизайнът на OCPP 2.0.1 е по-гъвкав, обслужващ сложни и разнообразни изисквания на приложенията.
Опростен код: OCPP 2.0.1 опростява кода, което прави внедряването на софтуера по-лесно.
В OCPP 2.0.1 актуализациите на фърмуера включват цифрови подписи за предотвратяване на непълни изтегляния на фърмуер, като по този начин се избягват неуспешни актуализации на фърмуера.
В практически приложения протоколът OCPP 2.0.1 може да се използва за дистанционно управление на станции за зареждане, наблюдение в реално време на състоянието на зареждане, удостоверяване на потребителя и други функции, значително подобряващи ефективността и сигурността на оборудването за зареждане . OCPP 2.0.1 предлага повече подробности и функции в сравнение с версия 1.6, макар и с повишена сложност на разработката.
B.Въведение в OCPP 2.0.1 Характеристики
OCPP 2.0.1 Protocol е най-новата версия на протокола OCPP, която е направила значителни подобрения и оптимизации в сравнение с OCPP 1.6. Основните подобрения включват:
Предаване на съобщения: OCPP 2.0.1 въвежда нови типове съобщения и модифицира някои стари формати на съобщения, за да подобри ефективността и производителността.
Цифрови сертификати: OCPP 2.0.1 въвежда механизъм за сигурност, базиран на цифрови сертификати, осигуряващ подсилено удостоверяване на устройството и защита на целостта на съобщенията. Това е значително подобрение спрямо механизма за сигурност в OCPP 1.6.
Модел на данни: OCPP 2.0.1 актуализира модела на данни, като добавя поддръжка за нови типове устройства и функционалности.
Управление на устройства: OCPP 2.0.1 предоставя по-всеобхватни функции за управление на устройства, включително конфигурация на устройството, диагностика на грешки, софтуерни актуализации и др.
Модел на компоненти: OCPP 2.0.1 въвежда по-гъвкав модел на компоненти, който може да се използва за описание на по-сложни устройства и системи за зареждане. Това помага при внедряването на разширени функционалности като Vehicle to Grid (V2G).
Интелигентно зареждане: OCPP 2.0.1 добавя поддръжка за интелигентно зареждане, което позволява динамично регулиране на мощността на зареждане въз основа на условията на мрежата или изискванията на потребителя.
Потребителска самоличност и упълномощаване: OCPP 2.0.1 предоставя по-изчерпателен механизъм за разпознаване и упълномощаване на самоличността на потребителя, като поддържа множество методи за удостоверяване на потребителя и налага по-високи изисквания за защита на потребителските данни.
3.Въведение в OCPP функционалността
A. Интелигентно зареждане
Външната система за управление на енергията (EMS) и OCPP 2.0.1 са предназначени да решат проблема с външните ограничения на системите за управление на зарядни станции (CSMS). Механизмът за уведомяване, въведен в OCPP 2.0.1, информира CSMS за всички външни ограничения. Директните интелигентни входове за зареждане от EMS могат да се справят с различни сценарии, като например:
Електрически превозни средства (EV), свързани към точки за зареждане чрез ISO 15118
OCPP 2.0.1 поддържа ISO 15118, актуализиран протокол за комуникация EVSE към EV. Функциите за включване и зареждане и интелигентно зареждане на стандарта ISO 15118, включително входове от електромобили, са по-лесни за внедряване с OCPP 2.0.1. Това позволява на операторите на станции за зареждане да изпращат съобщения за станцията за зареждане от CSMS, които да се показват на водачите на електромобили.
Целите на интелигентното зареждане включват:
Балансиране на натоварванетоБалансирането на натоварването се отнася основно за вътрешното натоварване на зарядната станция. Станцията контролира мощността на зареждане на всяка купчина за зареждане според предварително конфигурирани настройки. За станцията е зададена фиксирана гранична стойност, като например максималният изходен ток. Освен това конфигурацията включва опционални опции за оптимизиране на разпределението на мощността между купчините за зареждане. Тази конфигурация показва, че тарифите на таксуване под тази стойност са неефективни и трябва да се изберат други стратегии за таксуване.
Централно интелигентно зарежданеЦентралното интелигентно зареждане предполага, че лимитите за таксуване се контролират от централна система. След получаване на прогнози за капацитета на мрежата от оператора на мрежата, централната система изчислява част или всички планове за таксуване. Той налага ограничения за зареждане на купчини за зареждане, като отговаря на съобщения, за да зададе тези ограничения.
Локално интелигентно зарежданеЛокалното интелигентно зареждане се осъществява чрез локален контролер, който действа като прокси на OCPP протокол. Той получава съобщения от централната система и контролира поведението на зареждане на другите станции в групата. Локалният контролер може да бъде оборудван със зареждащи купчини или да избере да не бъде. В режим на локално интелигентно зареждане локалният контролер налага ограничения върху мощността на зареждане на станцията. Тези граници могат да се променят по време на процеса на зареждане, а граничните стойности на групата могат да бъдат конфигурирани локално или от централната система.
B: Въведение в системата
Функционалните модули в протокола OCPP2.0.1 включват основно:
Модул за пренос на данни
Модул за оторизация
Модул за сигурност
Модул за транзакции
Модул за измерване
Модул за разходи
Резервационен модул
Интелигентен модул за зареждане
Модул за диагностика
Модул за управление на фърмуера
Модул за показване на съобщения
4. Бъдещо развитие на OCPP
A.OCPP ПредимстваOpen Charge Point Protocol (OCPP) е безплатен и отворен протокол, служещ като ефективно решение за оперативна съвместимост на зарядните станции. Той е популяризиран и използван в много страни по света. Въпреки че Китай все още не е формирал унифициран протокол, използването на OCPP като основа може да улесни комуникацията между услугите на операторите в бъдеще. С развитието на китайската индустрия за нови енергийни превозни средства, корекцията и унификацията на съоръженията за зареждане са неизбежни. Дали националните отдели или оператори ще приемат протокола OCPP все още изисква време за проверка.
Преди появата на OCPP, всеки производител на зареждащи купчини разработи свой собствен патентован протокол за бекенд връзки, заключвайки операторите на зареждащи купчини с отделни производители. Сега, тъй като почти всички производители на хардуер поддържат OCPP, операторите на зареждащи купчини са свободни да избират хардуер от всеки доставчик, което прави пазара по-конкурентен.
Същото важи и за собствениците на имоти/бизнеси; когато купуват не-OCPP зарядни станции или подписват договори с не-OCPP CPO, те са заключени към конкретни зарядни станции и оператори. Въпреки това, с хардуер за зареждане, съвместим с OCPP, собствениците могат да останат независими от доставчиците. Те могат свободно да избират CPO, които са по-конкурентни, рентабилни или богати на функции. Те могат също да разширят мрежата си чрез смесване на различен хардуер за зареждане, без да се налага да премахват съществуващи устройства.
Основно предимство за водачите на електрически превозни средства е, че не е необходимо да разчитат на един единствен оператор на зареждане или доставчик на електромобили. Подобно на закупуването на OCPP зарядни станции, шофьорите на EV могат да преминат към по-добри CPO/EMP. Второ, но много важно предимство е възможността за използване на електронна мобилност в роуминг. OCPP и друг отворен протокол, OCPI, правят електронния роуминг възможен. Електронният роуминг предоставя на водачите на електромобили достъп до цялата налична инфраструктура за зареждане само с един абонамент или договор с доставчик на услуги за електронна мобилност.
B. Разлики между OCPP и местните протоколиВ момента повечето местни производители и оператори на оборудване за зареждане, като State Grid, Southern Power Grid, Teld и Aulton, приемат протокола 104 като основен протокол и го модифицират до известна степен.
Протоколът 104, базиран на TCP/IP, е двоичен комуникационен протокол, известен с малкия си размер на данните, но лоша четливост и липса на разширяемост. Недостатъците му включват управление на информация за потребителски акаунт и резервации, BMS информация от страната на превозното средство и удостоверяване на батерията, както и информация в реално време за състоянието на местата за паркиране. Например, би било трудно за компания за споделяне на време под наем да оптимизира дълбоко потребителското изживяване чрез предаването на подходяща информация от купчината за зареждане; по подобен начин за зареждащите купчини е предизвикателство да информират своевременно собствениците на автомобили за състоянието на батерията поради слабата разширяемост.
Следователно, поради тези недостатъци, някои производители са направили определени модификации по време на внедряването, за да отговорят частично на гореспоменатите неизпълнени сценарии. Това доведе до вариации в детайлите на внедряването на всеки производител, което по същество го прави полу-частен протокол при външно взаимодействие, което води до значителни персонализирани разходи за интеграция.
Съобщава се, че протоколът 104 включва две части: формат на бизнес данни и управление на мрежата. Понастоящем повечето производители не използват свързаните команди за управление на мрежата по време на внедряването. Преди, тъй като повечето специализирани бързо работещи станции за зареждане бяха построени в градски райони и на земята, проблемите с безжичната връзка не бяха сериозни. Въпреки това, с развитието на частните пътнически автомобили и изграждането на съоръжения за зареждане въз основа на обновяване на паркинги, сложността на местата за зареждане може да доведе до ненадеждни връзки. В такива случаи липсата на метод за справяне със слаби мрежови сигнали разкрива множество проблеми.
C. Ролята на OCPP в зареждането на електрически превозни средства включва:
OCPP улеснява комуникациятамежду EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) и CSMS (Charging Station Management System).
Упълномощаванеза потребителите на електрически превозни средства да започнат да зареждат.
Дистанционна модификацияна конфигурации за зареждане, дистанционно управление на зареждането (старт/стоп) и дистанционно отключване на пистолета за зареждане (ID на конектора).
Състояние в реално времена станцията за зареждане (налична, спряна, преустановена, неоторизиран EV/EVSE), данни за зареждане в реално време, консумация на енергия в реално време и грешки в EVSE в реално време.
Интелигентно зарежданеза намаляване на натоварването на електрическата мрежа.
Управление на фърмуера(Оторизация по въздуха).
Тези функции помагат за подобряване на ефективността и потребителското изживяване на инфраструктурата за зареждане на електрически превозни средства.