1.Úvod do protokolu OCPP
Open Charge Point Protocol (OCPP), vyvinutý organizací Open Charge Alliance (OCA) se sídlem v Nizozemsku, je volně dostupný protokol určený pro standardizovanou komunikaci mezi nabíjecími stanicemi (CS) a jakýmkoli systémem správy nabíjecích bodů (CPMS). Tato protokolová architektura usnadňuje bezproblémovou správu komunikace mezi centrálními řídicími systémy jakéhokoli poskytovatele dobíjecích služeb a všemi nabíjecími body, především řeší různé problémy vyplývající z komunikace mezi soukromými dobíjecími sítěmi. OCPP umožňuje bezproblémovou správu komunikace mezi nabíjecími stanicemi a systémy centrálního řízení různých poskytovatelů. Uzavřená povaha soukromých nabíjecích sítí způsobila v posledních několika letech značnou frustraci mnoha majitelům elektrických vozidel a správcům nemovitostí, což vyvolalo v tomto odvětví široce rozšířené volání po otevřeném modelu. Mezi výhody protokolu OCPP patří otevřené a bezplatné použití, zamezení uzamčení dodavatele (nabíjecí platforma), snížení doby integrace/pracovního zatížení a problémy s IT.
A.Úvod do vývoje verzí OCPP
V roce 2009 iniciovala nizozemská společnost ElaadNL vytvoření Open Charge Alliance (OCA), která je primárně zodpovědná za rozvoj Open Charge Point Protocol (OCPP) a Open Smart Charging Protocol (OSCP). Tyto protokoly jsou nyní ve vlastnictví OCA. OCPP může podporovat všechny typy technologií nabíjení.
B. Úvod do verzí OCPP
Vývoj verze OCPP: Od OCPP 1.5 po nejnovější OCPP 2.0.1
(1) OCPP1.2(SOAP)
(2) OCPP1.5(SOAP)
Vzhledem k existenci mnoha proprietárních protokolů v tomto odvětví, které brání sjednocení služeb a interoperabilitě mezi různými operátory, se Open Charge Alliance (OCA) ujala vedení ve vývoji otevřeného protokolu OCPP 1.5. SOAP, omezený svými protokolovými omezeními, nemohl být rychle propagován ve velkém měřítku. OCPP 1.5 komunikuje s centrálními systémy protokolem SOAP založeným na protokolu HTTP, umožňujícím provoz dobíjecích míst. Podporuje funkce, jako je místní a vzdálené zahájení transakcí, včetně měření pro fakturaci.
OCPP 1.6 (SOAP/JSON) zavedl implementaci formátu JSON vedle SOAP, čímž se zvýšila rozšiřitelnost pro chytré nabíjení. Verze JSON komunikuje přes WebSocket, což umožňuje výměnu dat v jakémkoli síťovém prostředí. Nejrozšířenější verzí na trhu je verze 1.6J, která podporuje data ve formátu JSON přes WebSocket pro snížení datového provozu a umožňuje provoz v sítích bez podpory směrování paketů (např. veřejný internet). Mezi funkce chytrého nabíjení patří vyrovnávání zátěže, centrální a místní zpravodajství a opětovný přenos informací o bodech (na základě aktuálních informací o nabíjecích bodech), jako je konečná hodnota měření nebo stav nabíjecího bodu.
OCPP 2.0 (JSON), vydaný v roce 2018, zlepšil zpracování transakcí, vylepšené zabezpečení a zavedl funkce správy zařízení. Rozšířil možnosti chytrého nabíjení pro systémy řízení energie (EMS), místní ovladače a topologie pro integraci elektromobilů s inteligentním nabíjením, nabíjecími stanicemi a systémy řízení. OCPP 2.0 také podporuje ISO 15118 pro požadavky na plug-and-play a chytré nabíjení pro elektromobily.
OCPP 2.0.1 (JSON) je nejnovější verze vydaná v roce 2020. Poskytuje nové funkce a vylepšení, jako je podpora standardu ISO 15118 pro plug-and-play, vylepšené zabezpečení a komplexní vylepšení výkonu.
Kompatibilita verze C.OCPP
OCPP 1.x je zpětně kompatibilní. OCPP 1.6 je kompatibilní s OCPP 1.5 a OCPP 1.5 je kompatibilní s OCPP 1.2.
OCPP 2.0.1 není kompatibilní s OCPP 1.6. Zatímco určitý obsah v OCPP 2.0.1 může existovat v OCPP 1.6, formát přenášených datových rámců je zcela odlišný.
2.Protokol OCPP 2.0.1
A.Ve srovnání s dřívějšími verzemi, jako je OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 přináší významná vylepšení v několika aspektech:
Vylepšené zabezpečení: OCPP 2.0.1 posiluje zabezpečení zavedením připojení HTTPS založených na SSL (Secure Socket Layer) a nového schématu správy certifikátů pro zajištění bezpečné komunikace.
Přidání nových funkcí: OCPP 2.0.1 zavádí mnoho nových funkcí, včetně inteligentní správy nabíjení a podrobnějšího hlášení a analýzy chyb.
Flexibilnější design: Design OCPP 2.0.1 je flexibilnější a vyhovuje komplexním a různorodým požadavkům aplikací.
Zjednodušený kód: OCPP 2.0.1 zjednodušuje kód a usnadňuje implementaci softwaru.
V OCPP 2.0.1 zahrnují aktualizace firmwaru digitální podpisy, které zabraňují nekompletním stažení firmwaru, a tím předcházejí selhání aktualizace firmwaru.
V praktických aplikacích lze protokol OCPP 2.0.1 použít pro dálkové ovládání nabíjecích stanic, sledování stavu nabíjení v reálném čase, autentizaci uživatele a další funkce, což výrazně zlepšuje efektivitu a bezpečnost nabíjecího zařízení. . OCPP 2.0.1 nabízí více podrobností a funkcí ve srovnání s verzí 1.6, i když se zvýšenou složitostí vývoje.
B. Úvod do OCPP 2.0.1 Funkce
OCPP 2.0.1 Protocol je nejnovější verze protokolu OCPP, která ve srovnání s OCPP 1.6 přinesla významná vylepšení a optimalizace. Mezi hlavní vylepšení patří:
Přenos zpráv: OCPP 2.0.1 zavádí nové typy zpráv a upravuje některé staré formáty zpráv, aby se zvýšila efektivita a výkon.
Digitální certifikáty: OCPP 2.0.1 zavádí bezpečnostní mechanismus založený na digitálních certifikátech, který poskytuje posílenou autentizaci zařízení a ochranu integrity zpráv. Toto je významné zlepšení oproti bezpečnostnímu mechanismu v OCPP 1.6.
Datový model: OCPP 2.0.1 aktualizuje datový model a přidává podporu pro nové typy zařízení a funkce.
Správa zařízení: OCPP 2.0.1 poskytuje komplexnější funkce správy zařízení, včetně konfigurace zařízení, diagnostiky chyb, aktualizací softwaru atd.
Komponentní model: OCPP 2.0.1 představuje flexibilnější komponentový model, který lze použít k popisu složitějších nabíjecích zařízení a systémů. To pomáhá při implementaci pokročilých funkcí, jako je Vehicle to Grid (V2G).
Smart Charging: OCPP 2.0.1 přidává podporu pro chytré nabíjení, které umožňuje dynamické nastavení nabíjecího výkonu na základě podmínek sítě nebo požadavků uživatelů.
Identita a autorizace uživatele: OCPP 2.0.1 poskytuje komplexnější mechanismus rozpoznávání a autorizace identity uživatele, podporuje více metod ověřování uživatelů a klade vyšší požadavky na ochranu uživatelských dat.
3.Úvod do funkčnosti OCPP
A. Chytré nabíjení
Systém externího řízení energie (EMS) a OCPP 2.0.1 jsou navrženy tak, aby řešily problém externích omezení systémů řízení nabíjecích stanic (CSMS). Mechanismus upozornění zavedený v OCPP 2.0.1 informuje CSMS o jakýchkoli externích omezeních. Přímé inteligentní nabíjecí vstupy z EMS mohou zpracovat různé scénáře, jako například:
Elektromobily (EV) připojené k nabíjecím bodům podle normy ISO 15118
OCPP 2.0.1 podporuje ISO 15118, aktualizovaný protokol pro komunikaci mezi EVSE a EV. Funkce plug-and-charge a chytré nabíjení podle normy ISO 15118, včetně vstupů z elektromobilů, se s OCPP 2 snáze implementují.0.1. To umožňuje provozovatelům nabíjecích stanic posílat zprávy o nabíjecí stanici z CSMS, které se zobrazují řidičům EV.
Účely chytrého nabíjení zahrnují:
Vyrovnávání zátěžeLoad balancing primárně řeší vnitřní zatížení nabíjecí stanice. Stanice řídí nabíjecí výkon každé nabíjecí hromádky podle předem nakonfigurovaných nastavení. Pro stanici je nastavena pevná mezní hodnota, např. maximální výstupní proud. Konfigurace navíc zahrnuje volitelné možnosti pro optimalizaci distribuce energie mezi nabíjecími hromadami. Tato konfigurace naznačuje, že sazby nabíjení pod touto hodnotou jsou neúčinné a měly by být zvoleny jiné strategie nabíjení.
Centrální chytré nabíjeníCentrální chytré nabíjení předpokládá, že limity nabíjení jsou řízeny centrálním systémem. Po obdržení předpovědí o kapacitě sítě od provozovatele sítě centrální systém vypočítá část nebo všechny plány nabíjení. Uvaluje omezení zpoplatnění nabíjecích hromad tím, že odpovídá na zprávy, aby stanovila tyto limity.
Místní chytré nabíjeníMístní chytré nabíjení je implementováno prostřednictvím místního ovladače, který funguje jako proxy protokolu OCPP. Přijímá zprávy z centrálního systému a řídí chování nabíjení ostatních stanic ve skupině. Místní ovladač může být vybaven nabíjecími hromadami nebo se rozhodnout, že nebude. V režimu místního chytrého nabíjení místní ovladač omezuje nabíjecí výkon stanice. Tyto limity lze měnit během procesu nabíjení a limitní hodnoty skupiny lze konfigurovat lokálně nebo centrálním systémem.
B: Úvod do systému
Funkční moduly v protokolu OCPP2.0.1 zahrnují především:
Modul přenosu dat
Autorizační modul
Bezpečnostní modul
Transakční modul
Modul měření
Nákladový modul
Rezervační modul
Inteligentní nabíjecí modul
Diagnostický modul
Modul pro správu firmwaru
Zobrazit modul zpráv
4. Budoucí vývoj OCPP
Výhody A.OCPPOpen Charge Point Protocol (OCPP) je bezplatný a otevřený protokol, který slouží jako efektivní řešení pro interoperabilitu nabíjecích stanic. Byl propagován a používán v mnoha zemích po celém světě. Přestože Čína dosud nevytvořila jednotný protokol, použití OCPP jako základu by mohlo v budoucnu usnadnit komunikaci mezi službami operátorů. S rozvojem nového čínského průmyslu energetických vozidel se blíží úprava a sjednocení nabíjecích zařízení. Zda národní úřady nebo operátoři přijmou protokol OCPP, ještě vyžaduje čas na otestování.
Před příchodem OCPP si každý výrobce nabíjecích hromad vyvinul svůj vlastní proprietární protokol pro backendová připojení, který spojoval operátory nabíjecích hromad s jednotlivými výrobci. Nyní, protože téměř všichni výrobci hardwaru podporují OCPP, si provozovatelé nabíjecích hromad mohou svobodně vybrat hardware od jakéhokoli dodavatele, čímž se trh stává konkurenceschopnějším.
Totéž platí pro vlastníky nemovitostí/podniků; když si zakoupí nabíjecí stanice mimo OCPP nebo podepíší smlouvy s CPO mimo OCPP, jsou uzamčeni na konkrétní nabíjecí stanice a operátory. S nabíjecím hardwarem vyhovujícím OCPP však mohou majitelé zůstat nezávislí na dodavatelích. Mohou si svobodně vybrat CPO, které jsou konkurenceschopnější, nákladově efektivnější nebo bohatší na funkce. Mohou také rozšířit svou síť smícháním různých nabíjecích hromad, aniž by museli odstraňovat stávající zařízení.
Hlavní výhodou pro řidiče elektrických vozidel je, že se nemusí spoléhat na jediného operátora nabíjecí stanice nebo dodavatele EV. Podobně jako při nákupu nabíjecích stanic OCPP mohou řidiči elektromobilů přejít na lepší CPO/EMP. Druhou, ale velmi důležitou výhodou je možnost využívat roaming e-mobility. OCPP a další otevřený protokol, OCPI, umožňují e-roaming. E-Roaming poskytuje řidičům elektromobilů přístup k veškeré dostupné nabíjecí infrastruktuře s jediným předplatným nebo smlouvou s poskytovatelem služeb E-Mobility.
B. Rozdíly mezi OCPP a domácími protokolyV současné době většina domácích výrobců a provozovatelů nabíjecích zařízení, jako jsou State Grid, Southern Power Grid, Teld a Aulton, přijímá protokol 104 jako základní protokol a do určité míry jej upravuje.
Protokol 104, založený na TCP/IP, je binární komunikační protokol známý pro svou malou velikost dat, ale špatnou čitelností a nedostatečnou rozšiřitelností. Mezi jeho nevýhody patří správa informací o uživatelském účtu a rezervací, informace BMS na straně vozidla a ověřování baterie a informace o stavu parkovacích míst v reálném čase. Například pro společnost zabývající se pronájmem času by bylo obtížné hluboce optimalizovat uživatelskou zkušenost prostřednictvím přenosu relevantních informací z hromady poplatků; podobně je pro nabíjecí hromady náročné pohotově informovat majitele aut o stavu baterie kvůli slabé rozšiřitelnosti.
Někteří výrobci proto kvůli těmto nevýhodám při implementaci provedli určité úpravy, aby částečně splnili výše uvedené nenaplněné scénáře. To vedlo k odchylkám v detailech implementace každého výrobce, což z něj v podstatě dělá semi-privátní protokol při externím rozhraní, což má za následek značné náklady na přizpůsobení integrace.
Uvádí se, že protokol 104 obsahuje dvě části: formát obchodních dat a správu sítě. V současné době většina výrobců při implementaci nepoužívá související příkazy pro správu sítě. Dříve, protože většina specializovaných rychloprovozních nabíjecích stanic byla postavena v městských oblastech a na zemi, nebyly problémy s bezdrátovým připojením vážné. S rozvojem soukromých osobních automobilů a výstavbou dobíjecích zařízení na základě rekonstrukcí parkovišť však může složitost dobíjecích lokalit vést k nespolehlivému spojení. V takových případech nedostatek metody pro zpracování slabých síťových signálů odhalil četné problémy.
C. Role OCPP v nabíjení elektrických vozidel zahrnuje:
OCPP usnadňuje komunikacimezi EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) a CSMS (Charging Station Management System).
Oprávněníaby uživatelé elektrických vozidel začali nabíjet.
Vzdálená modifikacekonfigurace nabíjení, dálkové ovládání nabíjení (start/stop) a dálkové odblokování nabíjecí pistole (ID konektoru).
Stav v reálném časenabíjecí stanice (dostupné, zastavené, pozastavené, neautorizované EV/EVSE), údaje o nabíjení v reálném čase, spotřeba energie v reálném čase a poruchy EVSE v reálném čase.
Chytré nabíjeníke snížení zatížení elektrické sítě.
Správa firmwaru(Over-The-Air Authorization).
Tyto funkce pomáhají zlepšit efektivitu a uživatelskou zkušenost infrastruktury nabíjení elektrických vozidel.