Ta članek opisuje razvoj protokola OCPP, nadgradnjo z različice 1.5 na 2.0.1, s poudarkom na izboljšavah varnosti, pametnem polnjenju, razširitvah funkcij in poenostavitvi kode v različici 2.0.1, pa tudi na njegovi ključni vlogi pri polnjenju električnih vozil.
I. Uvod v protokol OCPP
Polno ime OCPP je Open Charge Point Protocol, ki je brezplačen in odprt protokol, ki ga je razvila organizacija OCA (Open Charge Alliance) s sedežem na Nizozemskem. Open Charge Point Protocol (OCPP) je enotna komunikacijska shema med polnilno postajo in katerim koli sistemom za upravljanje polnilnih postaj (CSMS). Ta arhitektura protokola podpira medsebojno povezavo centraliziranega sistema upravljanja katerega koli ponudnika storitev polnjenja z vsemi polnilnimi postajami in je zasnovana predvsem za reševanje komunikacijskih težav, ki se pojavljajo v zasebnih polnilnih omrežjih. OCPP podpira upravljanje komunikacije med polnilnimi postajami in centraliziranim sistemom upravljanja vsakega ponudnika. OCPP podpira komunikacijo med polnilnimi postajami in centralnim sistemom upravljanja vsakega ponudnika. Spreminja zaprto naravo zasebnih polnilnih omrežij, ki je povzročala težave velikemu številu lastnikov električnih vozil in upraviteljev nepremičnin, ter je privedla do širokega poziva k odprtemu modelu v celotni panogi.
Prednosti protokola OCPP
Odprto in brezplačno za uporabo
Preprečuje vezavo na enega samega ponudnika (platformo za polnjenje)
Zmanjša čas/napor integracije in težave z IT
1. Zgodovina OCPP
2. Predstavitev različice OCPP
Kot je prikazano spodaj, od OCPP1.5 do najnovejšega OCPP2.0.1
Ker je v industriji preveč lastniških protokolov, da bi podpirali enotno izkušnjo storitev in operativno medsebojno povezavo med različnimi storitvami operaterjev, je OCA prevzela vodilno vlogo pri razvoju odprtega protokola OCPP1.5. SOAP je omejen z lastnimi protokolnimi omejitvami in ga ni mogoče široko in hitro popularizirati.
OCPP 1.5 komunicira s centralnimi sistemi prek protokola SOAP, ki temelji na protokolu HTTP, za upravljanje polnilnih postaj. Podpira naslednje funkcije: Lokalne in oddaljeno sprožene transakcije, vključno z merjenjem obračunavanja.
(3) OCPP1.6 (SOAP/JSON)
Različica OCPP1.6 se je pridružila implementaciji formata JSON in povečala širitev pametnega polnjenja. Različica JSON omogoča komunikacijo prek WebSocketa v katerem koli omrežnem okolju za medsebojno pošiljanje podatkov, najpogosteje uporabljen protokol na trgu pa je različica 1.6J, ki podpira format podatkov JSON, ki temelji na protokolu Websockets, za zmanjšanje podatkovnega prometa (JSON, podatki JSON, ki temeljijo na protokolu Websockets, za zmanjšanje podatkovnega prometa).
Podpira podatke v formatu JSON, ki temeljijo na protokolu websockets, za zmanjšanje podatkovnega prometa (JSON, JavaScript Object Representation, je lahek format za izmenjavo podatkov) in omogoča delovanje v omrežjih, ki ne podpirajo usmerjanja paketov na polnilnih postajah (npr. javni internet). Pametno polnjenje: uravnoteženje obremenitve, centralizirano pametno polnjenje in lokalno pametno polnjenje. Omogoča polnilnim postajam, da ponovno pošljejo svoje lastne informacije (na podlagi trenutnih informacij o polnilnih postajah), kot sta zadnja izmerjena vrednost ali stanje polnilne postaje.
(4) OCPP 2.0 (JSON)
OCPP 2.0, izdan leta 2018, izboljšuje obdelavo transakcij, povečuje varnost in upravljanje naprav: dodaja funkcionalnost pametnega polnjenja za topologije s sistemi za upravljanje energije (EMS), lokalne krmilnike ter za električna vozila z integriranim pametnim polnjenjem, polnilnimi postajami in sistemi za upravljanje polnilnih postaj. Podpira standard ISO 15118: zahteve za »plug and play« in pametno polnjenje za električna vozila.
(5) OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 je najnovejša različica, izdana leta 2020. Ponuja nove funkcije in izboljšave, kot so podpora za ISO15118 (Plug and Play), izboljšana varnost in splošno izboljšana zmogljivost.
3. Združljivost različic OCPP
OCPP1.x je združljiv z nižjimi različicami, OCPP1.6 je združljiv z OCPP1.5, OCPP1.5 pa je združljiv z OCPP1.2.
OCPP2.0.1 ni združljiv z OCPP1.6, čeprav je OCPP2.0.1 združljiv z nekaterimi vsebinami OCPP1.6, vendar je format podatkovnega okvirja popolnoma drugačen od poslanega.
Drugič, protokol OCPP 2.0.1
1. Razlika med OCPP 2.0.1 in OCPP 1.6
V primerjavi s prejšnjimi različicami, kot je OCPP 1.6, ima OCPP 2.0.1 večje izboljšave na naslednjih področjih:
a. Izboljšana varnost
OCPP2.0.1 je varnostno okrepljen z uvedbo povezav HTTPS, ki temeljijo na sloju varnih vtičnic (Secure Sockets Layer), in novo shemo upravljanja potrdil za zagotavljanje varnosti komunikacije.
b. Dodajanje novih funkcij
OCPP2.0.1 dodaja številne nove funkcije, vključno z inteligentnim upravljanjem polnjenja ter podrobnejšim poročanjem in analizo napak.
c. Bolj prilagodljiva zasnova
OCPP2.0.1 je bil zasnovan tako, da je bolj prilagodljiv in ustreza potrebam bolj kompleksnih in raznolikih aplikacij.
d. Poenostavitev kode
OCPP2.0.1 poenostavlja kodo, kar olajša implementacijo programske opreme.
Posodobitev vdelane programske opreme OCPP2.0.1 je dodala digitalni podpis, da prepreči nepopoln prenos vdelane programske opreme, kar bi povzročilo neuspeh posodobitve vdelane programske opreme.
V praktični uporabi se lahko protokol OCPP2.0.1 uporablja za daljinsko upravljanje polnilnega sistema, spremljanje stanja polnjenja v realnem času, preverjanje pristnosti uporabnikov in druge funkcije, kar močno izboljša uporabo polnilne opreme, učinkovitost in varnost. Podrobnosti in funkcije OCPP2.0.1 so v primerjavi z različico 1.6 številnejše, zato se je povečala tudi težavnost razvoja.
2. Predstavitev funkcije OCPP2.0.1
Protokol OCPP 2.0.1 je najnovejša različica protokola OCPP. V primerjavi z OCPP 1.6 je protokol OCPP 2.0.1 doživel veliko izboljšav in optimizacij. Glavna vsebina vključuje:
Dostava sporočil: OCP 2.0.1 dodaja nove vrste sporočil in spreminja starejše formate sporočil za izboljšanje učinkovitosti in delovanja.
Digitalna potrdila: V OPC 2.0.1 so bili uvedeni varnostni mehanizmi, ki temeljijo na digitalnih potrdilih, da bi zagotovili okrepljeno preverjanje pristnosti naprav in zaščito celovitosti sporočil. To je pomembna izboljšava v primerjavi z varnostnimi mehanizmi OCPP1.6.
Podatkovni model: OPC 2.0.1 posodablja podatkovni model, da vključuje podporo za nove tipe in funkcije naprav.
Upravljanje naprav: OPC 2.0.1 ponuja obsežnejše funkcije upravljanja naprav, vključno s konfiguracijo naprav, odpravljanjem težav, posodobitvami programske opreme itd.
Modeli komponent: OCP 2.0.1 uvaja bolj prilagodljiv model komponent, ki ga je mogoče uporabiti za opis kompleksnejših polnilnih naprav in sistemov. To omogoča naprednejše funkcije, kot je V2G (Vehicle to Grid).
Pametno polnjenje: OCPP2.0.1 dodaja podporo za pametno polnjenje, na primer moč polnjenja je mogoče dinamično prilagajati glede na pogoje omrežja ali potrebe uporabnika.
Identiteta in avtorizacija uporabnika: OCPP2.0.1 zagotavlja izboljšane mehanizme za identifikacijo in avtorizacijo uporabnikov, podpira več metod preverjanja pristnosti uporabnikov in postavlja višje zahteve za zaščito uporabniških podatkov.
III. Uvod v funkcijo OCPP
1. Inteligentno polnjenje
Zunanji sistem za upravljanje z energijo (EMS)
OCPP 2.0.1 rešuje to težavo z uvedbo mehanizma obveščanja, ki obvešča CSMS (sistem za upravljanje polnilnih postaj) o zunanjih omejitvah. Neposredni vhodi pametnega polnjenja, ki podpirajo sisteme za upravljanje energije (EMS), lahko rešijo številne situacije:
Električna vozila, priključena na polnilnice (po standardu ISO 15118)
OCPP 2.0.1 podpira posodobljeni protokol ISO 15118 za komunikacijo med EVSE in električnimi vozili. Standardno polnjenje »plug-and-play« in pametno polnjenje (vključno z vhodi iz električnih vozil) po ISO 15118 je lažje implementirati z uporabo OCPP 2.0.1. Omogoča upravljavcem polnilnih postaj pošiljanje sporočil (iz sistema CSMS) o polnilnih postajah za prikaz voznikom električnih vozil.
Pametno polnjenje uporablja:
(1) Izenačevalnik obremenitve
Izenačevalnik obremenitve je namenjen predvsem notranji obremenitvi polnilne postaje. Polnilna postaja bo nadzorovala polnilno moč vsake polnilne postaje v skladu s predhodno konfiguracijo. Polnilna postaja bo konfigurirana s fiksno mejno vrednostjo, kot je največji izhodni tok. Poleg tega konfiguracija vključuje tudi izbirne možnosti za optimizacijo porazdelitve moči polnilnih postaj med posamezne polnilne postaje. Ta konfiguracija polnilni postaji sporoči, da so hitrosti polnjenja pod to konfiguracijsko vrednostjo neveljavne in da je treba izbrati druge strategije polnjenja.
(2) Centralno inteligentno polnjenje
Centralno pametno polnjenje predpostavlja, da omejitve polnjenja nadzoruje centralni sistem, ki po prejemu napovedi operaterja omrežja o zmogljivosti omrežja izračuna del ali celoten urnik polnjenja, centralni sistem pa bo polnilnim postajam naložil omejitve polnjenja in jih določil z odzivanjem na sporočila.
(3) Lokalno inteligentno polnjenje
Lokalno inteligentno polnjenje se izvaja z lokalnim krmilnikom, ki je enakovreden agentu protokola OCPP, odgovornemu za prejemanje sporočil iz centralnega sistema in nadzor nad delovanjem polnjenja drugih polnilnih postaj v skupini. Krmilnik je lahko opremljen s polnilnimi postajami ali ne. V načinu lokalnega inteligentnega polnjenja lokalni krmilnik omejuje polnilno moč polnilne postaje. Med polnjenjem je mogoče spremeniti mejno vrednost. Mejno vrednost polnilne skupine je mogoče konfigurirati lokalno ali s centralnim sistemom.
2. Predstavitev sistema
sistematični okvir
arhitektura programske opreme
Funkcionalni moduli v protokolu OCPP2.0.1 vključujejo predvsem modul za prenos podatkov, modul za avtorizacijo, varnostni modul, modul za transakcije, modul za vrednosti števcev, modul za stroške, modul za rezervacije, modul za pametno polnjenje, modul za diagnostiko, modul za upravljanje vdelane programske opreme in modul za prikaz sporočil.
IV. Prihodnji razvoj OCPP
1. Prednosti OCPP
OCPP je brezplačen in odprt protokol, ki je tudi učinkovit način za reševanje trenutne medsebojne povezave med polnilnimi ploščadmi. Populariziral se je in uporablja v mnogih državah po svetu, prihodnja medsebojna povezava med storitvami operaterja pa bo imela jezik za komunikacijo.
Pred pojavom OCPP je vsak proizvajalec polnilnih postaj razvil svoj lastniški protokol za povezljivost v ozadju, s čimer je upravljavce polnilnih postaj povezal z enim samim proizvajalcem polnilnih postaj. Zdaj, ko praktično vsi proizvajalci strojne opreme podpirajo OCPP, lahko upravljavci polnilnih postaj prosto izbirajo strojno opremo katerega koli prodajalca, zaradi česar je trg bolj konkurenčen.
Enako velja za lastnike nepremičnin/podjetij; ko kupijo polnilno postajo, ki ni skladna s standardom OCPP, ali sklenejo pogodbo s ponudnikom polnilnih postaj (CPO), ki ni skladen s standardom OCPP, so vezani na določeno polnilno postajo in upravljavca polnilnih postaj. Toda s polnilno strojno opremo, ki je skladna s standardom OCPP, lahko lastniki domov ostanejo neodvisni od svojih ponudnikov. Lastniki lahko prosto izberejo bolj konkurenčno, cenovno ugodnejšo ali bolje delujočo CPO. Prav tako lahko razširijo svoje omrežje z mešanjem različne strojne opreme polnilnih postaj, ne da bi morali razstaviti obstoječe napeljave.
Seveda je glavna prednost električnih vozil ta, da se voznikom električnih vozil ni treba zanašati na enega samega upravljavca polnilnice ali dobavitelja električnih vozil. Tako kot pri kupljenih polnilnih postajah OCPP lahko vozniki električnih vozil preklopijo na boljše CPO/EMP. Druga, a zelo pomembna prednost je možnost uporabe gostovanja za električno mobilnost.
2, OCPP v vlogi polnjenja električnih vozil
(1) OCPP pomaga EVSE in CSMS pri medsebojni komunikaciji
(2) Pooblastilo uporabnikom električnih vozil za začetek polnjenja
(3) Daljinsko spreminjanje konfiguracije polnjenja, daljinsko upravljanje polnjenja (zagon/ustavitev), daljinsko odklepanje pištole (identifikacija priključka)
(4) Stanje polnilne postaje v realnem času (na voljo, ustavljena, začasno ustavljena, nepooblaščeno EV/EVSE), podatki o polnjenju v realnem času, poraba energije v realnem času, okvara EVSE v realnem času
(5) Pametno polnjenje (zmanjšanje obremenitve omrežja)
(6) Upravljanje vdelane programske opreme (OTAA)
Podjetje Linkpower je bilo ustanovljeno leta 2018 z več kot 8-letnim ciljem zagotavljanja raziskav in razvoja na ključ za polnilnice AC/DC EV, vključno s programsko opremo, strojno opremo, videzom itd.
Tako hitri polnilniki AC kot DC s programsko opremo OCPP1.6 so že bili testirani z več kot 100 dobavitelji platforme OCPP. Hkrati smo lahko posodobili OCPP1.6J na OCPP2.0.1, komercialna rešitev EVSE pa je opremljena z moduli IEC/ISO15118, kar je trden korak k uresničitvi dvosmernega polnjenja V2G.
Čas objave: 21. oktober 2024