1.Johdatus OCPP-pöytäkirjaan
Open Charge Point Protocol (OCPP), jonka on kehittänyt Alankomaissa toimiva Open Charge Alliance (OCA). Tämä protokolla-arkkitehtuuri mahdollistaa saumattoman viestinnän hallinnan minkä tahansa latauspalveluntarjoajan keskushallintajärjestelmien ja kaikkien latauspisteiden välillä, ja se vastaa ensisijaisesti erilaisiin haasteisiin, jotka liittyvät yksityisten latausverkkojen väliseen viestintään. OCPP mahdollistaa saumattoman viestinnän hallinnan latausasemien ja eri palveluntarjoajien keskushallintajärjestelmien välillä. Viime vuosina yksityisten latausverkkojen suljettu luonne on aiheuttanut huomattavaa turhautumista useille sähköajoneuvojen omistajille ja isännöitsijöille, mikä on herättänyt laajalti vaatimuksia avoimesta mallista alalla. OCPP-protokollan etuja ovat avoin ja ilmainen käyttö, toimittajan lukittumisen estäminen (latausalusta), integrointiajan/työkuorman lyhentäminen ja IT-ongelmat.
A.Johdatus OCPP-versioiden kehittämiseen
Hollantilainen yritys ElaadNL aloitti vuonna 2009 Open Charge Alliancen (OCA) muodostamisen, joka on ensisijaisesti vastuussa Open Charge Point -protokollan (OCPP) ja Open Smart Charging Protocolin (OSCP) edistämisestä. Nämä protokollat ovat nyt OCA:n omistuksessa. OCPP voi tukea kaikenlaisia lataustekniikoita.
B. OCPP-versioiden esittely
OCPP-version kehitys: OCPP 1.5:stä uusimpaan OCPP 2:een.0.1
(1)OCPP1.2(SOAP)
(2)OCPP1.5(SOAP)
Koska alalla on olemassa lukuisia patentoituja protokollia, jotka estävät yhtenäisen palvelukokemuksen ja eri operaattoreiden välisen yhteentoimivuuden, Open Charge Alliance (OCA) otti johdon avoimen protokollan OCPP 1.5 kehittämisessä. SOAPia, jota rajoittavat sen protokollarajoitukset, ei voitu edistää nopeasti suuressa mittakaavassa. OCPP 1.5 kommunikoi keskusjärjestelmien kanssa HTTP-protokollaan perustuvalla SOAP-protokollalla mahdollistaen latauspisteiden toiminnan. Se tukee toimintoja, kuten paikallista ja etätapahtuman aloittamista, mukaan lukien laskutuksen mittaus.
OCPP 1.6 (SOAP/JSON) esitteli JSON-muodon toteutuksen SOAP:n rinnalla, mikä parantaa älykkään latauksen laajennettavuutta. JSON-versio kommunikoi WebSocketin kautta, mikä mahdollistaa tiedonsiirron missä tahansa verkkoympäristössä. Markkinoilla yleisimmin käytetty versio on 1.6J-versio, joka tukee JSON-muotoista dataa WebSocketin kautta dataliikenteen vähentämiseksi ja mahdollistaa toiminnan verkoissa, joissa ei tueta pakettireititystä (esim. julkinen internet). Älykkäät lataustoiminnot sisältävät kuormituksen tasapainotuksen, keskus- ja paikallisen älykkyyden sekä pistetietojen uudelleenlähetyksen (perustuu nykyiseen latauspistetietoon), kuten lopullisen mittausarvon tai latauspisteen tilan.
OCPP 2.0 (JSON), julkaistu vuonna 2018, parannetti tapahtumien käsittelyä, parannettua suojausta ja esitteli laitehallintatoiminnot. Se laajensi älykkäitä latausominaisuuksia energianhallintajärjestelmille (EMS), paikallisille ohjaimille ja topologioita sähköajoneuvojen integrointiin älykkäiden latausten, latausasemien ja hallintajärjestelmien kanssa. OCPP 2.0 tukee myös ISO 15118 -standardia sähköajoneuvojen plug-and-play- ja älykkäiden latausvaatimusten osalta.
OCPP 2.0.1 (JSON) on uusin versio, joka julkaistiin vuonna 2020. Se sisältää uusia ominaisuuksia ja parannuksia, kuten ISO 15118 -tuen plug-and-play-toiminnolle, parannetun suojauksen ja kattavia suorituskyvyn parannuksia.
C.OCPP-versioiden yhteensopivuus
OCPP 1.x on taaksepäin yhteensopiva. OCPP 1.6 on yhteensopiva OCPP 1.5:n kanssa ja OCPP 1.5 on yhteensopiva OCPP 1.2:n kanssa.
OCPP 2.{1}}.1 ei ole yhteensopiva OCPP 1.6:n kanssa. Vaikka osa OCPP 2:n.0.1 sisällöstä saattaa olla olemassa OCPP 1.6:ssa, lähetettyjen datakehysten muoto on täysin erilainen.
2. OCPP 2.0.1 Protokolla
V. Verrattuna aikaisempiin versioihin, kuten OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 tuo merkittäviä parannuksia useissa asioissa:
Enhanced Security: OCPP 2.{1}}.1 vahvistaa turvallisuutta ottamalla käyttöön HTTPS-yhteydet, jotka perustuvat Secure Socket Layer (SSL) -järjestelmään, ja uuden varmenteiden hallintajärjestelmän turvallisen viestinnän varmistamiseksi.
Uusien ominaisuuksien lisäys: OCPP 2.{1}}.1 sisältää monia uusia ominaisuuksia, kuten älykkään latauksen hallinnan ja yksityiskohtaisemman vikaraportoinnin ja -analyysin.
Joustavampi muotoilu: OCPP 2.{1}}.1 on joustavampi, sillä se vastaa monimutkaisiin ja monipuolisiin sovellusvaatimuksiin.
Yksinkertaistettu koodi: OCPP 2.{1}}.1 yksinkertaistaa koodia ja helpottaa ohjelmiston käyttöönottoa.
OCPP 2:ssa.{1}}.1 laiteohjelmistopäivitykset sisältävät digitaaliset allekirjoitukset, jotka estävät laiteohjelmiston epätäydelliset lataukset ja näin vältyttävät laiteohjelmiston päivitysvirheet.
Käytännön sovelluksissa OCPP 2.0.1 -protokollaa voidaan käyttää latausasemien kauko-ohjaukseen, lataustilan reaaliaikaiseen seurantaan, käyttäjän tunnistamiseen ja muihin toimintoihin, mikä parantaa merkittävästi latauslaitteiden tehokkuutta ja turvallisuutta. . OCPP 2.{5}}.1 tarjoaa enemmän yksityiskohtia ja ominaisuuksia verrattuna versioon 1.6, vaikkakin kehitys on monimutkaisempaa.
B. OCPP 2:n esittely.{1}}.1 Ominaisuudet
OCPP 2.{1}}.1 Protocol on OCPP-protokollan uusin versio, joka on tehnyt merkittäviä parannuksia ja optimointia verrattuna OCPP 1.6:een. Tärkeimmät parannukset sisältävät:
Viestin lähetys: OCPP 2.{1}}.1 ottaa käyttöön uusia viestityyppejä ja muuttaa joitakin vanhoja viestimuotoja tehokkuuden ja suorituskyvyn parantamiseksi.
Digitaaliset varmenteet: OCPP 2.{1}}.1 ottaa käyttöön digitaalisiin varmenteisiin perustuvan suojausmekanismin, joka tarjoaa vahvistetun laitteen todennuksen ja viestien eheyden suojauksen. Tämä on merkittävä parannus OCPP 1.6:n suojausmekanismiin verrattuna.
Tietomalli: OCPP 2.{1}}.1 päivittää tietomallin ja lisää tuen uusille laitetyypeille ja toiminnoille.
Laitehallinta: OCPP 2.{1}}.1 tarjoaa kattavampia laitehallintatoimintoja, mukaan lukien laitteen määritykset, vikadiagnoosit, ohjelmistopäivitykset jne.
Komponenttimalli: OCPP 2.{1}}.1 esittelee joustavamman komponenttimallin, jota voidaan käyttää monimutkaisempien latauslaitteiden ja -järjestelmien kuvaamiseen. Tämä auttaa toteuttamaan edistyneitä toimintoja, kuten Vehicle to Grid (V2G).
Älykäs lataus: OCPP 2.{1}}.1 lisää älykkään latauksen tuen, mikä mahdollistaa lataustehon dynaamisen säätämisen verkon olosuhteiden tai käyttäjien tarpeiden mukaan.
User Identity and Authorization: OCPP 2.{1}}.1 tarjoaa kattavamman käyttäjän identiteetin tunnistus- ja valtuutusmekanismin, joka tukee useita käyttäjän todennusmenetelmiä ja asettaa korkeampia vaatimuksia käyttäjien tietosuojalle.
3. OCPP-toimintojen esittely
A. Älykäs lataus
Ulkoinen energianhallintajärjestelmä (EMS) ja OCPP 2.{1}}.1 on suunniteltu käsittelemään latausaseman hallintajärjestelmien (CSMS) ulkoisia rajoituksia. OCPP 2:ssa käyttöön otettu ilmoitusmekanismi.0.1 ilmoittaa CSMS:lle kaikista ulkoisista rajoituksista. Suorat älykkäät lataustulot EMS:stä voivat käsitellä erilaisia skenaarioita, kuten:
Sähköajoneuvot (EV), jotka on yhdistetty latauspisteisiin ISO 15118 -standardin kautta
OCPP 2.{1}}.1 tukee ISO 15118:aa, päivitettyä protokollaa EVSE:n ja EV:n väliseen tiedonsiirtoon. ISO 15118 -standardin plug-and-charge- ja älykäs latausominaisuudet, mukaan lukien sähköautojen tulot, on helpompi toteuttaa OCPP 2:lla.0.1. Näin latausaseman käyttäjät voivat lähettää latausasemaa koskevia viestejä CSMS:stä EV-kuljettajille näytettäväksi.
Älykkäitä lataustarkoituksia ovat mm.
Kuormituksen tasapainoittaminenKuormituksen tasapainotus koskee ensisijaisesti latausaseman sisäistä kuormitusta. Asema ohjaa kunkin latauspakan lataustehoa esikonfiguroitujen asetusten mukaisesti. Asemalle asetetaan kiinteä raja-arvo, kuten suurin lähtövirta. Lisäksi kokoonpano sisältää valinnaisia vaihtoehtoja tehonjaon optimoimiseksi latauspinojen välillä. Tämä konfiguraatio osoittaa, että tämän arvon alittavat latausnopeudet ovat tehottomia ja että tulee valita muita latausstrategioita.
Keskitetty älykäs latausKeskitetty älykäs lataus edellyttää, että latausrajoja ohjaa keskusjärjestelmä. Saatuaan verkko-operaattorilta ennusteet verkkokapasiteetista keskusjärjestelmä laskee osan tai kaikki veloitussuunnitelmat. Se asettaa veloitusrajoituksia latauspaaluille vastaamalla viesteihin asettaakseen nämä rajat.
Paikallinen älykäs latausPaikallinen älykäs lataus toteutetaan paikallisen ohjaimen kautta, joka toimii OCPP-protokollan välityspalvelimena. Se vastaanottaa viestejä keskusjärjestelmästä ja ohjaa ryhmän muiden asemien latauskäyttäytymistä. Paikallisohjain voidaan varustaa latauspaaluilla tai valita, ettei niitä ole. Paikallisessa älylataustilassa paikallinen ohjain asettaa rajoituksia aseman latausteholle. Näitä rajoja voidaan muuttaa laskutuksen aikana ja ryhmän raja-arvot voidaan määrittää paikallisesti tai keskusjärjestelmän kautta.
B: Järjestelmän esittely
OCPP2.{1}}.1-protokollan toiminnalliset moduulit sisältävät pääasiassa:
Tiedonsiirtomoduuli
Valtuutusmoduuli
Turvamoduuli
Tapahtumat-moduuli
Mittausmoduuli
Kustannusmoduuli
Varausmoduuli
Älykäs latausmoduuli
Diagnostiikkamoduuli
Laiteohjelmiston hallintamoduuli
Näytä viestimoduuli
4.OCPP:n tuleva kehitys
A.OCPP edutOpen Charge Point Protocol (OCPP) on ilmainen ja avoin protokolla, joka toimii tehokkaana ratkaisuna latausasemien yhteentoimivuuteen. Sitä on mainostettu ja käytetty monissa maissa ympäri maailmaa. Vaikka Kiina ei ole vielä muodostanut yhtenäistä protokollaa, OCPP:n käyttäminen perustana voisi helpottaa kommunikaatiota operaattoreiden palveluiden välillä tulevaisuudessa. Kiinan uuden energiaajoneuvoteollisuuden kehittyessä lataustilojen sopeuttaminen ja yhtenäistäminen on välitöntä. Se, ottavatko kansalliset yksiköt tai operaattorit käyttöön OCPP-protokollan, vaatii vielä aikaa testaamiseen.
Ennen OCPP:n tuloa jokainen latauspaalujen valmistaja kehitti oman protokollansa taustayhteyksiä varten, jotka lukitsivat latauspaaluoperaattorit yksittäisten valmistajien kanssa. Nyt, kun lähes kaikki laitevalmistajat tukevat OCPP:tä, latauspaalujen operaattorit voivat vapaasti valita laitteiston miltä tahansa toimittajalta, mikä lisää markkinoiden kilpailukykyä.
Sama koskee kiinteistön/yritysten omistajia; kun he ostavat muita kuin OCPP-latausasemia tai allekirjoittavat sopimuksia muiden kuin OCPP:n CPO:iden kanssa, ne on lukittu tiettyihin latausasemiin ja operaattoreihin. OCPP-yhteensopivalla latauslaitteistolla omistajat voivat kuitenkin pysyä riippumattomina toimittajista. He voivat vapaasti valita CPO:t, jotka ovat kilpailukykyisempiä, kustannustehokkaampia tai monipuolisempia. He voivat myös laajentaa verkkoaan sekoittamalla erilaisia latauspinolaitteita ilman, että joutuisit poistamaan olemassa olevia laitteita.
Suuri hyöty sähköajoneuvojen kuljettajille on, että heidän ei tarvitse luottaa yhteen latauspaaluoperaattoriin tai sähköautojen toimittajaan. Samalla tavalla kuin ostaessaan OCPP-latausasemia, sähköauton kuljettajat voivat vaihtaa parempiin CPO-/EMP-latauksiin. Toinen, mutta erittäin tärkeä etu on mahdollisuus käyttää e-mobiiliverkkovierailua. OCPP ja toinen avoin protokolla, OCPI, mahdollistavat verkkovierailun. E-Roaming tarjoaa sähköauton kuljettajille pääsyn kaikkeen käytettävissä olevaan latausinfrastruktuuriin yhdellä tilauksella tai sopimuksella E-Mobility-palveluntarjoajan kanssa.
B. Erot OCPP:n ja kotimaisten protokollien välilläTällä hetkellä useimmat kotimaiset latauslaitteiden valmistajat ja operaattorit, kuten State Grid, Southern Power Grid, Teld ja Aulton, ottavat 104-protokollan perusprotokollaksi ja muokkaavat sitä jossain määrin.
104-protokolla, joka perustuu TCP/IP:hen, on binääriviestintäprotokolla, joka tunnetaan pienestä datakoosta, mutta huonosta luettavuudesta ja laajennettavuuden puutteesta. Sen haittoja ovat käyttäjätilitietojen ja varausten hallinta, ajoneuvon puoleiset BMS-tiedot ja akun tunnistaminen sekä pysäköintipaikkojen reaaliaikainen tilatieto. Esimerkiksi aikaosuusvuokrayrityksen olisi vaikea optimoida käyttäjäkokemusta syvällisesti latauspinon kautta välittämällä asiaankuuluvaa tietoa; samoin latauspaaluille on haastavaa ilmoittaa autonomistajille viipymättä akun tilasta heikon venytyksen vuoksi.
Siksi näiden haittojen vuoksi jotkut valmistajat ovat tehneet käyttöönoton aikana tiettyjä muutoksia täyttääkseen osittain edellä mainitut toteutumattomat skenaariot. Tämä on johtanut vaihteluihin kunkin valmistajan toteutuksen yksityiskohdissa, mikä on pääosin tehnyt siitä puoliyksityisen protokollan ulkoisessa liitännässä, mikä on johtanut merkittäviin räätälöityihin integraatiokustannuksiin.
On raportoitu, että 104-protokolla sisältää kaksi osaa: yritystietojen muoto ja verkonhallinta. Tällä hetkellä useimmat valmistajat eivät käytä vastaavia komentoja verkon hallintaan toteutuksen aikana. Aiemmin, koska useimmat omistetuista pikalatausasemista rakennettiin kaupunkialueille ja maahan, langattoman yhteyden ongelmat eivät olleet vakavia. Yksityisten henkilöautojen kehittymisen ja parkkipaikkaremontteihin perustuvien lataustilojen rakentamisen myötä latauspaikkojen monimutkaisuus voi kuitenkin johtaa epäluotettaviin yhteyksiin. Tällaisissa tapauksissa heikkojen verkkosignaalien käsittelymenetelmän puute on paljastanut lukuisia ongelmia.
C. OCPP:n rooli sähköajoneuvojen latauksessa sisältää:
OCPP helpottaa viestintääEVSE:n (Electric Vehicle Supply Equipment) ja CSMS:n (Charging Station Management System) välillä.
Valtuutussähköautojen käyttäjien aloittaa lataaminen.
Kaukomuunnoslatauskokoonpanoista, latauksen kauko-ohjauksesta (käynnistys/pysäytys) ja latauspistoolin kauko-avaus (liittimen tunnus).
Reaaliaikainen tilalatausaseman tiedot (käytettävissä, pysäytetty, keskeytetty, luvaton EV/EVSE), reaaliaikaiset lataustiedot, reaaliaikainen virrankulutus ja reaaliaikaiset EVSE-virheet.
Älykäs lataussähköverkon kuormituksen vähentämiseksi.
Laiteohjelmiston hallinta(Over-The-Air-lupa).
Nämä toiminnot auttavat parantamaan sähköajoneuvojen latausinfrastruktuurin tehokkuutta ja käyttökokemusta.