• huvudbanner_01
  • huvudbanner_02

OCPP – Open Charge Point Protocol från 1.5 till 2.1 för laddning av elbilar

Utvecklingen av OCPP: Överbryggning av version 1.6 till 2.0.1 och senare inom laddning av elbilar

Innehållsförteckning

    I. Introduktion till protokollet för öppna laddningspunkter

    DeÖppen laddningspunktsprotokoll (OCPP)fungerar som global standard för kommunikation mellan elfordonsförsörjningsutrustning (EVSE) och laddningsstationshanteringssystem (CSMS). Författad avOpen Charge Alliance (OCA), detta protokoll är erkänt som de facto-standard inom elbilsindustrin (föregångaren till IEC 63110). Det eliminerar proprietära inlåsningar och säkerställer att hårdvara från olika tillverkare kan samverka sömlöst med olika backend-system.

    Auktoritetsanmärkning: Den här artikeln hänvisar till de officiella standarderna som anges i OCA Whitepapers och IEC/ISO-specifikationer.

    1. OCPP:s historia

    OCPP:s historia

    2. Introduktion till OCPP-versionen

    Som visas nedan, från OCPP1.5 till den senaste OCPP2.0.1

    OCPP-version-introduktion

    Eftersom det finns för många proprietära protokoll i branschen för att stödja en enhetlig tjänsteupplevelse och operativ sammankoppling mellan olika operatörstjänster, tog OCA ledningen i utvecklingen av det öppna protokollet OCPP1.5. SOAP begränsas av sina egna protokollbegränsningar och kan inte populariseras i stor utsträckning och snabbt.

    OCPP 1.5 kommunicerar med centrala system via SOAP-protokoll baserat på HTTP-protokoll för att driva laddstationer. Den stöder följande funktioner: Lokala och fjärrinitierade transaktioner, inklusive mätning av fakturering.

    Språnget från 1,6 J till 2,0,1

    Medan tidigare versioner som OCPP 1.5 förlitade sig på det omständliga SOAP-protokollet,OCPP 1.6Jrevolutionerade branschen genom att introducera JSON över WebSockets. Detta möjliggjorde fullduplexkommunikation och minskade datatrafiken avsevärt, vilket gjorde det till den nuvarande marknadsstandarden. Lanseringen avOCPP 2.0.1(att åtgärda buggarna i 2.0) markerar ett paradigmskifte. Till skillnad från 1.6J är OCPP 2.0.1 inte bakåtkompatibel på grund av grundläggande förändringar i dess datastruktur som är utformad för att stödja komplexa energihanteringssystem (EMS) och rigorösa säkerhetsstandarder.

    Introduktion till Ⅱ.OCPP-versionen

    Som visas nedan, från OCPP1.5 till den senaste OCPP2.0.1

    OCPP-version-introduktion

    Eftersom det finns för många proprietära protokoll i branschen för att stödja en enhetlig tjänsteupplevelse och operativ sammankoppling mellan olika operatörstjänster, tog OCA ledningen i utvecklingen av det öppna protokollet OCPP1.5. SOAP begränsas av sina egna protokollbegränsningar och kan inte populariseras i stor utsträckning och snabbt.

    OCPP 1.5 kommunicerar med centrala system via SOAP-protokoll baserat på HTTP-protokoll för att driva laddstationer. Den stöder följande funktioner: Lokala och fjärrinitierade transaktioner, inklusive mätning av fakturering.

    OCPP 1.6J (JSON över WebSockets)

    Även om den äldre SOAP-versionen är föråldrad,OCPP 1.6Jär fortfarande den mest spridda versionen. Den använderJSON över WebSockets (WSS), vilket möjliggör fullduplexkommunikation. Till skillnad från HTTP-baserad SOAP gör WSS det möjligt för servern (CSMS) att initiera kommandon (somFjärrstarttransaktion) till laddaren även när laddaren befinner sig bakom en NAT-brandvägg.

    OCPP 2.0 (JSON)

    OCPP 2.0, släppt 2018, förbättrar transaktionshantering, ökar säkerheten och enhetshanteringen: lägger till smart laddningsfunktionalitet för topologier med energihanteringssystem (EMS), lokala styrenheter och för elbilar med integrerad smart laddning, laddstationer och laddningsstationshanteringssystem. StöderISO 15118Krav på plug and play och smart laddning för elfordon.

    OCPP 2.0.1 (JSON)

    OCPP 2.0.1 är den senaste versionen, släppt 2020. Den erbjuder nya funktioner och förbättringar som stöd för ISO15118 (Plug and Play), förbättrad säkerhet och generellt förbättrad prestanda.

    OCPP-versionskompatibilitet

    OCPP1.x är kompatibel med lägre versioner, OCPP1.6 är kompatibel med OCPP1.5, OCPP1.5 är kompatibel med OCPP1.2.

    OCPP2.0.1 är inte kompatibel med OCPP1.6, OCPP2.0.1 även om en del av innehållet i OCPP1.6 också är det, men dataramformatet har varit helt annorlunda än det som skickades.

    OCPP 2.0.1-protokollet

    1. Skillnaden mellan OCPP 2.0.1 och OCPP 1.6

    Jämfört med tidigare versioner som OCPP 1.6 har OCPP 2.0.1 stora förbättringar inom följande områden:

    a. Förbättrad säkerhet

    OCPP 2.0.1: Översynen av säkerhet och enhetshantering

    OCPP 2.0.1 är inte bakåtkompatibel med 1.6J på grund av en fullständig omstrukturering av datamodellen. Dess viktigaste förbättring är införandet av tre obligatoriskaSäkerhetsprofiler:

    1. Säkerhetsprofil 1:TLS med grundläggande autentisering (lösenord).

    2. Säkerhetsprofil 2:TLS med klientsidescertifikat (högre säkerhet).

    3. Säkerhetsprofil 3:TLS med klientsidescertifikat och stöd för hårdvarusäkerhetsmodul (HSM).

    Dessutom ersätter den den begränsadeHjärtslagmekanism med en omfattandeEnhetsmodellDetta använder en standardiseradKomponentochVariabelstruktur för att övervaka allt från fläkthastighet till intern temperatur, vilket avsevärt förbättrar fjärrdiagnostiken.

    b. Lägga till nya funktioner

    OCPP2.0.1 lägger till många nya funktioner, inklusive intelligent laddningshantering och mer detaljerad felrapportering och analys.

    c. Mer flexibel design

    OCPP2.0.1 har utformats för att vara mer flexibel för att möta behoven hos mer komplexa och mångsidiga applikationer.

    d. Kodförenkling

    OCPP2.0.1 förenklar koden och gör det enklare att implementera programvaran.

    OCPP2.0.1-uppdateringen av den inbyggda programvaran har lagt till en digital signatur för att förhindra att nedladdningen av den inbyggda programvaran blir ofullständig, vilket resulterar i att uppdateringen misslyckas.

    I praktisk tillämpning kan OCPP2.0.1-protokollet användas för att fjärrstyra laddningshögen, övervaka laddningsstatus i realtid, autentisera användarna och andra funktioner, vilket avsevärt förbättrar användningen av laddningsutrustning, effektiviteten och säkerheten. OCPP2.0.1 har fler detaljer och funktioner än version 1.6, men svårighetsgraden har också ökat.

    2. Introduktion till OCPP2.0.1-funktionen

    OCPP2.0.1-Funktioner

    OCPP 2.0.1-protokollet är den senaste versionen av OCPP-protokollet. Jämfört med OCPP 1.6 har OCPP 2.0.1-protokollet gjort många förbättringar och optimeringar. Huvudinnehållet inkluderar:

    • Meddelandeleverans:OCP 2.0.1 lägger till nya meddelandetyper och modifierar äldre meddelandeformat för att förbättra effektivitet och prestanda.

    •Digitala certifikat:I OCPP 2.0.1 introducerades säkerhetsmekanismer baserade på digitala certifikat för att ge förstärkt enhetsautentisering och skydd av meddelandeintegritet. Detta är en betydande förbättring jämfört med säkerhetsmekanismerna i OCPP 1.6.

    •Datamodell:OCPP 2.0.1 uppdaterar datamodellen för att inkludera stöd för nya enhetstyper och funktioner.

    • Enhetshantering:OCPP 2.0.1 erbjuder mer omfattande funktioner för enhetshantering, inklusive enhetskonfiguration, felsökning, programuppdateringar etc.

    •Komponentmodeller:OCPP 2.0.1 introducerar en mer flexibel komponentmodell som kan användas för att beskriva mer komplexa laddningsenheter och system. Detta möjliggör mer avancerade funktioner somV2G (Fordon till nät).

    •Smart laddning:Avancerad smart laddning och ISO 15118-integration. Skillnaden mellan 1,6 och 2,0,1 inom smart laddning är betydande. Medan 1,6 J förlitar sig på grundläggandeLaddningsprofiler, OCPP 2.0.1 har inbyggt stödISO 15118via en genomströmningsmekanism.

    Detta möjliggörAnslut och ladda (PnC)EVSE fungerar som en gateway som gör det möjligt för elbilen att utbyta digitala certifikat direkt med backend-systemet för automatisk autentisering. Inga RFID-kort eller appar krävs. Detta lägger också grunden förV2G (Fordon-till-nät), vilket möjliggör dubbelriktad energiflödeshantering baserat på nätfrekvens och kapacitet.

    •Användaridentitet och auktorisering:OCPP2.0.1 tillhandahåller förbättrade mekanismer för användaridentifiering och auktorisering, stöder flera användarautentiseringsmetoder och ställer högre krav på skydd av användardata.

    III. Introduktion till OCPP-funktionen

    1. Intelligent laddning

    IEC-63110

    Externt energihanteringssystem (EMS)
    OCPP 2.0.1 åtgärdar detta problem genom att introducera en aviseringsmekanism som meddelar CSMS (Charging Station Management System) om externa begränsningar. Direkta smarta laddningsingångar som stöder energihanteringssystem (EMS) kan lösa många situationer:
    Elfordon anslutna till laddstationer (enligt ISO 15118)
    OCPP 2.0.1 stöder ISO 15118-uppdaterat protokoll för kommunikation mellan elbilar och elbilar. Plug-and-play-laddning och smart laddning (inklusive ingångar från elbilar) enligt ISO 15118-standarden är enklare att implementera med OCPP 2.0.1. Gör det möjligt för laddstationsoperatörer att skicka meddelanden (från CSMS) om laddstationer för visning till elbilsförare.
    Smart laddning använder:

    (1) Lastbalanserare
    Lastbalanseraren är huvudsakligen inriktad på laddstationens interna belastning. Laddstationen kommer att styra laddningseffekten för varje laddstolpe enligt förkonfigurationen. Laddstationen kommer att konfigureras med ett fast gränsvärde, såsom maximal utström. Dessutom inkluderar konfigurationen även valfria alternativ för att optimera effektfördelningen från laddstationer till enskilda laddstationer. Denna konfiguration talar om för laddstationen att laddningshastigheter under detta konfigurationsvärde är ogiltiga och att andra laddningsstrategier bör väljas.

    (2) Central intelligent laddning
    Central smart laddning förutsätter att laddningsgränserna styrs av ett centralt system, som beräknar delar av eller hela laddningsschemat efter att ha mottagit nätoperatörens prognosinformation om nätkapaciteten, och det centrala systemet kommer att införa laddningsgränser för laddstationer och sätta laddningsgränser genom att svara på meddelanden.

    (3) Lokal intelligent laddning
    Lokal intelligent laddning realiseras av en lokal styrenhet, som motsvarar en agent i OCPP-protokollet, som ansvarar för att ta emot meddelanden från det centrala systemet och styra laddningsbeteendet hos andra laddstationer i gruppen. Styrenheten i sig kan vara utrustad med laddstationer eller inte. I läget för lokal intelligent laddning begränsar den lokala styrenheten laddningsstationens laddningseffekt. Under laddning kan gränsvärdet ändras. Gränsvärdet för laddningsgruppen kan konfigureras lokalt eller av det centrala systemet.

    2. Systemintroduktion

    Laddstationshanteringssystem (CSMS)

    systematiskt ramverk

    OCPP-programvarustruktur

    Programvaruarkitektur
    Funktionsmodulerna i OCPP2.0.1-protokollet inkluderar huvudsakligen dataöverföringsmodul, auktoriseringsmodul, säkerhetsmodul, transaktionsmodul, mätarvärdesmodul, kostnadsmodul, reservationsmodul, smart laddningsmodul, diagnostikmodul, firmwarehanteringsmodul och displaymeddelandemodul.

    IV. Framtida utveckling av OCPP

    1. Fördelar med OCPP

    OCPP är ett fritt och öppet protokoll, och är också ett effektivt sätt att lösa den nuvarande sammankopplingen mellan laddningshögar, och har populariserats och använts i många länder runt om i världen. Den framtida sammankopplingen mellan operatörernas tjänster kommer att ha ett språk att kommunicera med.

    Innan OCPP kom utvecklade varje tillverkare av laddstolpar sitt eget proprietära protokoll för backend-anslutning, vilket låste laddstolpsoperatörer till en enda laddstolpstillverkare. Nu, med praktiskt taget alla hårdvarutillverkare som stöder OCPP, kan laddstolpsoperatörer fritt välja hårdvara från vilken leverantör som helst, vilket gör marknaden mer konkurrenskraftig.

    Detsamma gäller för fastighets-/företagsägare; när de köper en laddstation som inte är en del av OCPP eller ingår avtal med en CPO som inte är en del av OCPP, är de bundna till en specifik laddstations- och laddstolpsoperatör. Men med OCPP-kompatibel laddhårdvara kan husägare förbli oberoende av sina leverantörer. Ägare kan fritt välja en mer konkurrenskraftig, bättre prissatt eller bättre fungerande CPO. De kan också utöka sitt nätverk genom att blanda olika laddstolpshårdvara utan att behöva montera ner befintliga installationer.

    Den största fördelen med elbilar är naturligtvis att elbilsförare inte behöver förlita sig på en enda laddstolpsoperatör eller elbilsleverantör. Precis som med köpta OCPP-laddstationer kan elbilsförare byta till bättre CPO:er/EMP:er. En andra, men mycket viktig fördel är möjligheten att använda roaming för elbilar.

    2.OCPP i rollen av laddning av elfordon

    (1) OCPP hjälper EVSE och CSMS att kommunicera med varandra

    (2) Tillstånd för användare av elfordon att börja ladda

    (3) Fjärrmodifiering av laddningskonfiguration, fjärrstyrning av laddning (start/stopp), fjärrupplåsning av pistol (kontakt-ID)

    (4) Laddstationens status i realtid (tillgänglig, stoppad, pausad, obehörig EV/EVSE), laddningsdata i realtid, strömförbrukning i realtid, EVSE-fel i realtid

    (5) Smart laddning (minskar belastningen på elnätet)

    (6) Firmware Management (OTAA)

    OCPP 1.6J2.0.1

    Ⅴ. Empirisk validering och tillverkarinsikter

    Implementering av OCPP 2.0.1 kräver rigorös validering.Länkkraft, vårt FoU-team har genomfört omfattande interoperabilitetstester med hjälp avOCTT (verktyg för testning av efterlevnad av protokoll för öppna laddningspunkter)tillsammans med verkliga integrationer.

    Testmiljö och resultat:Vi har framgångsrikt validerat vår EVSE-firmware mot100+ globala CSMS-leverantörer(inklusive stora europeiska och amerikanska nätverk). Våra tester fokuserar på:

    • TLS Handshake-stabilitet:Säkerställer anslutningsbeständighet under säkerhetsprofil 2 och 3.

    • Transaktionsdataintegritet:Verifierar det nyaTransaktionshändelsemeddelandeleverans under instabila nätverksförhållanden (simulering av paketförlust).

    Denna empiriska data bekräftar att vår OCPP 2.0.1-lösning inte bara är teoretiskt kompatibel, utan också fältklar för kommersiell V2G-distribution.


    Publiceringstid: 21 oktober 2024