De evolutie van OCPP: overbrugging van versie 1.6 naar 2.0.1 en verder bij het opladen van elektrische voertuigen
Inhoudsopgave
I. Inleiding tot het Open Charge Point Protocol
DeOpen Charge Point Protocol (OCPP)dient als wereldwijde standaard voor communicatie tussen Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) en Charging Station Management Systems (CSMS). Geschreven door deOpen Charge Alliance (OCA)Dit protocol wordt erkend als de de facto standaard in de elektrische auto-industrie (voorloper van IEC 63110). Het elimineert eigendomsbeperkingen en zorgt ervoor dat hardware van verschillende fabrikanten naadloos kan samenwerken met verschillende back-endsystemen.
Opmerking van de autoriteit: dit artikel verwijst naar de officiële normen die zijn vastgelegd in OCA-whitepapers en IEC/ISO-specificaties
1. Geschiedenis van OCPP
2. Introductie van de OCPP-versie
Zoals hieronder weergegeven, van OCPP1.5 naar de nieuwste OCPP2.0.1
Omdat er te veel bedrijfseigen protocollen in de sector zijn om een uniforme service-ervaring en operationele verbinding tussen verschillende operatordiensten te ondersteunen, nam OCA het voortouw in de ontwikkeling van het open protocol OCPP1.5. SOAP kent zijn eigen protocolbeperkingen en kan niet snel en breed worden gepopulariseerd.
OCPP 1.5 communiceert met centrale systemen via het SOAP-protocol op basis van het HTTP-protocol om laadpunten te bedienen. Het ondersteunt de volgende functies: Lokale en op afstand geïnitieerde transacties, inclusief het meten van facturering.
De sprong van 1,6J naar 2,0,1
Terwijl eerdere versies zoals OCPP 1.5 vertrouwden op het omslachtige SOAP-protocol,OCPP 1.6Jrevolutioneerde de industrie door JSON over WebSockets te introduceren. Dit maakte full-duplex communicatie mogelijk en verminderde het dataverkeer aanzienlijk, waardoor het de huidige marktstandaard werd. De release vanOCPP 2.0.1(het oplossen van de bugs van versie 2.0) markeert een paradigmaverschuiving. In tegenstelling tot 1.6J is OCPP 2.0.1 niet achterwaarts compatibel vanwege fundamentele wijzigingen in de datastructuur, die is ontworpen ter ondersteuning van complexe energiebeheersystemen (EMS) en strenge beveiligingsnormen.
Ⅱ.OCPP-versie-introductie
Zoals hieronder weergegeven, van OCPP1.5 naar de nieuwste OCPP2.0.1
Omdat er te veel bedrijfseigen protocollen in de sector zijn om een uniforme service-ervaring en operationele verbinding tussen verschillende operatordiensten te ondersteunen, nam OCA het voortouw in de ontwikkeling van het open protocol OCPP1.5. SOAP kent zijn eigen protocolbeperkingen en kan niet snel en breed worden gepopulariseerd.
OCPP 1.5 communiceert met centrale systemen via het SOAP-protocol op basis van het HTTP-protocol om laadpunten te bedienen. Het ondersteunt de volgende functies: Lokale en op afstand geïnitieerde transacties, inclusief het meten van facturering.
OCPP 1.6J (JSON over WebSockets)
Hoewel de oudere SOAP-versie verouderd is,OCPP 1.6Jblijft de meest gebruikte versie. Het maakt gebruik vanJSON over WebSockets (WSS), wat full-duplex communicatie mogelijk maakt. In tegenstelling tot HTTP-gebaseerde SOAP stelt WSS de server (CSMS) in staat om opdrachten te initiëren (zoalsRemoteStartTransactie) aan op de lader, zelfs als de lader zich achter een NAT-firewall bevindt.
OCPP 2.0 (JSON)
OCPP 2.0, uitgebracht in 2018, verbetert de transactieverwerking, verhoogt de beveiliging, apparaatbeheer: voegt slimme laadfunctionaliteit toe voor topologieën met energiebeheersystemen (EMS), lokale controllers en voor elektrische voertuigen met geïntegreerd slim laden, laadstations en laadstationbeheersystemen.ISO 15118: Plug and Play- en Smart Charging-vereisten voor elektrische voertuigen.
OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 is de nieuwste versie, uitgebracht in 2020. Deze versie biedt nieuwe functies en verbeteringen, zoals ondersteuning voor ISO15118 (Plug and Play), verbeterde beveiliging en over het algemeen verbeterde prestaties.
Compatibiliteit van OCPP-versie
OCPP1.x is compatibel met lagere versies, OCPP1.6 is compatibel met OCPP1.5, OCPP1.5 is compatibel met OCPP1.2.
OCPP2.0.1 is niet compatibel met OCPP1.6, hoewel sommige inhoud van OCPP1.6 dat ook is, maar het formaat van de dataframes verschilt volledig van het verzonden formaat.
OCPP 2.0.1-protocol
1. Verschil tussen OCPP 2.0.1 en OCPP 1.6
Vergeleken met eerdere versies, zoals OCPP 1.6, bevat OCPP 2.0.1 belangrijke verbeteringen op de volgende gebieden:
a. Verbeterde beveiliging
OCPP 2.0.1: De revisie van beveiliging en apparaatbeheer
OCPP 2.0.1 is niet achterwaarts compatibel met 1.6J vanwege een volledige herstructurering van het datamodel. De belangrijkste verbetering is de introductie van drie verplichteBeveiligingsprofielen:
-
Beveiligingsprofiel 1:TLS met basisverificatie (wachtwoord).
-
Beveiligingsprofiel 2:TLS met client-side certificaten (hogere beveiliging).
-
Beveiligingsprofiel 3:TLS met client-side certificaten en ondersteuning voor Hardware Security Module (HSM).
Bovendien vervangt het de beperkteHartslagmechanisme met een uitgebreideApparaatmodelHierbij wordt gebruik gemaakt van een gestandaardiseerdeOnderdeelEnVariabelestructuur om alles te kunnen monitoren, van ventilatorsnelheid tot interne temperatuur, waardoor de mogelijkheid tot diagnose op afstand aanzienlijk wordt verbeterd.
b. Nieuwe functies toevoegen
OCPP2.0.1 voegt veel nieuwe functies toe, waaronder intelligent laadbeheer en meer gedetailleerde storingsrapportage en -analyse.
c. Flexibeler ontwerp
OCPP2.0.1 is ontworpen om flexibeler te zijn en te kunnen voldoen aan de behoeften van complexere en diverse toepassingen.
d. Codevereenvoudiging
OCPP2.0.1 vereenvoudigt de code, waardoor de software gemakkelijker kan worden geïmplementeerd.
In de firmware-update voor OCPP2.0.1 is een digitale handtekening toegevoegd om te voorkomen dat de firmware-download onvolledig is en er een firmware-update mislukt.
In de praktijk kan het OCPP2.0.1-protocol worden gebruikt om op afstand controle te krijgen over de laadpaal, realtime bewaking van de laadstatus, gebruikersauthenticatie en andere functies, wat het gebruik van laadapparatuur, de efficiëntie en veiligheid aanzienlijk verbetert. Hoewel OCPP2.0.1 meer details en functies heeft dan versie 1.6, is de moeilijkheidsgraad ook toegenomen.
2. Introductie van de OCPP2.0.1-functie
Het OCPP 2.0.1-protocol is de nieuwste versie van het OCPP-protocol. Vergeleken met OCPP 1.6 heeft het OCPP 2.0.1-protocol veel verbeteringen en optimalisaties ondergaan. De belangrijkste inhoud omvat:
•Berichtlevering:OCP 2.0.1 voegt nieuwe berichttypen toe en wijzigt oudere berichtformaten om de efficiëntie en prestaties te verbeteren.
•Digitale certificaten:In OCPP 2.0.1 zijn op digitale certificaten gebaseerde beveiligingsmechanismen geïntroduceerd om te zorgen voor een betere apparaatauthenticatie en bescherming van de berichtintegriteit. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de beveiligingsmechanismen van OCPP 1.6.
•Datamodel:OCPP 2.0.1 werkt het datamodel bij met ondersteuning voor nieuwe apparaattypen en functies.
•Apparaatbeheer:OCPP 2.0.1 biedt uitgebreidere functies voor apparaatbeheer, waaronder apparaatconfiguratie, probleemoplossing, software-updates, enzovoort.
•Componentmodellen:OCPP 2.0.1 introduceert een flexibeler componentmodel dat kan worden gebruikt om complexere laadapparaten en -systemen te beschrijven. Dit maakt geavanceerdere functies mogelijk, zoalsV2G (Vehicle to Grid).
•Slim opladen:Geavanceerd slim laden en ISO 15118-integratie. Het verschil tussen 1.6 en 2.0.1 in slim laden is aanzienlijk. Terwijl 1.6J afhankelijk is van basisOplaadprofielenOCPP 2.0.1 ondersteunt nativeISO 15118via een pass-through-mechanisme.
Dit maakt het mogelijkPlug & Charge (PnC)De EVSE fungeert als gateway, waardoor de EV digitale certificaten rechtstreeks met de backend kan uitwisselen voor automatische authenticatie. Er zijn geen RFID-kaarten of apps nodig. Dit legt tevens de basis voorV2G (Vehicle-to-Grid), waardoor bidirectioneel beheer van de energiestroom mogelijk is op basis van de netfrequentie en -capaciteit.
•Gebruikersidentiteit en autorisatie:OCPP2.0.1 biedt verbeterde mechanismen voor gebruikersidentificatie en -autorisatie, ondersteunt meerdere methoden voor gebruikersauthenticatie en stelt hogere eisen aan de bescherming van gebruikersgegevens.
III. Inleiding tot de OCPP-functie
1. Intelligent opladen
Extern energiebeheersysteem (EMS)
OCPP 2.0.1 pakt dit probleem aan door een meldingsmechanisme te introduceren dat CSMS (Charging Station Management System) op de hoogte stelt van externe beperkingen. Directe slimme laadingangen die energiebeheersystemen (EMS) ondersteunen, kunnen veel situaties oplossen:
Elektrische voertuigen aangesloten op laadpunten (volgens ISO 15118)
OCPP 2.0.1 ondersteunt het bijgewerkte ISO 15118-protocol voor communicatie tussen elektrische voertuigen (EVSE's). Plug-and-play-laden en slim laden volgens de ISO 15118-standaard (inclusief input van elektrische voertuigen) zijn eenvoudiger te implementeren met OCPP 2.0.1. Hiermee kunnen laadstationbeheerders berichten (vanuit CSMS) over laadstations versturen voor weergave aan bestuurders van elektrische voertuigen.
Slim opladen gebruikt:
(1) Lastbalancer
Load Balancer richt zich voornamelijk op de interne belasting van het laadstation. Het laadstation regelt het laadvermogen van elke laadpaal op basis van de vooraf ingestelde configuratie. Het laadstation wordt geconfigureerd met een vaste grenswaarde, zoals de maximale uitgangsstroom. Daarnaast bevat de configuratie optionele opties voor het optimaliseren van de stroomverdeling van laadstations naar individuele laadstations. Deze configuratie geeft het laadstation aan dat laadsnelheden onder deze configuratiewaarde ongeldig zijn en dat er andere laadstrategieën moeten worden gekozen.
(2) Centrale intelligente oplading
Bij centraal slim laden wordt ervan uitgegaan dat de laadlimieten worden aangestuurd door een centraal systeem. Dit systeem berekent een deel of het gehele laadschema nadat het de voorspellingsinformatie van de netbeheerder over de netcapaciteit heeft ontvangen. Het centrale systeem legt laadlimieten op aan laadstations en stelt laadlimieten vast op basis van berichten.
(3) Lokale intelligente oplading
Lokaal intelligent laden wordt gerealiseerd door een lokale controller, die gelijkstaat aan een agent van het OCPP-protocol. Deze controller ontvangt berichten van het centrale systeem en regelt het laadgedrag van andere laadstations in de groep. De controller zelf kan al dan niet met laadstations zijn uitgerust. Bij lokaal intelligent laden beperkt de lokale controller het laadvermogen van het laadstation. Tijdens het laden kan de grenswaarde worden gewijzigd. De grenswaarde van de laadgroep kan lokaal of via het centrale systeem worden geconfigureerd.
2. Systeemintroductie
systematisch raamwerk
Softwarearchitectuur
De functionele modules in het OCPP2.0.1-protocol omvatten voornamelijk de Data Transfer-module, Autorisatiemodule, Beveiligingsmodule, Transactiemodule, Meterwaardenmodule, Kostenmodule, Reserveringsmodule, Smart Charging-module, Diagnostiekmodule, Firmware Management-module en Weergaveberichtmodule.
IV. Toekomstige ontwikkeling van OCPP
1. Voordelen van OCPP
OCPP is een gratis en open protocol en is tevens een effectieve manier om de huidige onderlinge verbindingen tussen laadpalen op te lossen. Het is in veel landen over de hele wereld populair geworden en wordt gebruikt. De toekomstige onderlinge verbindingen tussen de diensten van de operator zullen over een taal beschikken om te communiceren.
Vóór de komst van OCPP ontwikkelde elke fabrikant van laadpalen zijn eigen protocol voor back-endconnectiviteit, waardoor laadpaalexploitanten gebonden waren aan één fabrikant. Nu vrijwel alle hardwarefabrikanten OCPP ondersteunen, zijn laadpaalexploitanten vrij om hardware van elke leverancier te kiezen, waardoor de markt concurrerender is geworden.
Hetzelfde geldt voor vastgoed-/bedrijfseigenaren; wanneer ze een laadstation zonder OCPP kopen of een contract afsluiten met een CPO zonder OCPP, zitten ze vast aan een specifieke laadstation- en laadpaalexploitant. Maar met OCPP-conforme laadapparatuur kunnen huiseigenaren onafhankelijk blijven van hun leveranciers. Eigenaren zijn vrij om te kiezen voor een concurrerender, beter geprijsd of beter functionerend CPO. Bovendien kunnen ze hun netwerk uitbreiden door verschillende laadpalen te combineren zonder bestaande installaties te hoeven demonteren.
Het belangrijkste voordeel van elektrische auto's is natuurlijk dat bestuurders niet afhankelijk zijn van één laadpaalexploitant of leverancier. Net als bij gekochte OCPP-laadstations kunnen bestuurders overstappen naar betere CPO's/EMP's. Een tweede, maar zeer belangrijk voordeel is de mogelijkheid om gebruik te maken van e-mobiliteitsroaming.
2.OCPP in de rol van het opladen van elektrische voertuigen
(1) OCPP helpt EVSE en CSMS met elkaar te communiceren
(2) Toestemming voor gebruikers van elektrische voertuigen om te beginnen met opladen
(3) Op afstand aanpassen van de laadconfiguratie, op afstand bedienen van het laden (start/stop), op afstand ontgrendelen van het pistool (connector-id)
(4) Realtime-status van het laadstation (beschikbaar, gestopt, opgeschort, niet-geautoriseerde EV/EVSE), realtime-laadgegevens, realtime-stroomverbruik, realtime-storing van EVSE
(5) Slim laden (verminderen van de netbelasting)
(6) Firmwarebeheer (OTAA)
Ⅴ.Empirische validatie en inzichten van fabrikanten
De implementatie van OCPP 2.0.1 vereist een strenge validatie.LinkpowerOns R&D-team heeft uitgebreide interoperabiliteitstests uitgevoerd met behulp van deOCTT (Open Charge Point Protocol Compliance Testing Tool)naast integraties in de echte wereld.
Testomgeving en resultaten:We hebben onze EVSE-firmware succesvol gevalideerd tegenMeer dan 100 wereldwijde CSMS-providers(inclusief grote Europese en Amerikaanse netwerken). Onze tests richten zich op:
-
TLS-handshakestabiliteit:Zorgen voor verbindingspersistentie onder beveiligingsprofiel 2 en 3.
-
Integriteit van transactiegegevens:Het nieuwe verifiëren
TransactiegebeurtenisBerichtaflevering onder onstabiele netwerkomstandigheden (simulatie van pakketverlies).
Deze empirische gegevens bevestigen dat onze OCPP 2.0.1-oplossing niet alleen theoretisch compatibel is, maar ook klaar is voor commerciële V2G-implementatie in het veld.
Plaatsingstijd: 21-10-2024