1. Uvod u OCPP protokol
Open Charge Point Protocol (OCPP), koji je razvila Open Charge Alliance (OCA) sa sjedištem u Nizozemskoj, slobodno je dostupan protokol dizajniran za standardiziranu komunikaciju između punionica (CS) i bilo kojeg sustava za upravljanje punjačima (CPMS). Ova arhitektura protokola olakšava besprijekorno upravljanje komunikacijom između središnjih sustava upravljanja bilo kojeg pružatelja usluga punjenja i svih punjačih točaka, primarno rješavajući različite izazove koji proizlaze iz komunikacije između privatnih mreža za punjenje. OCPP omogućuje besprijekorno upravljanje komunikacijom između punionica i središnjih sustava upravljanja različitih pružatelja usluga. Tijekom proteklih nekoliko godina, zatvorena priroda privatnih mreža za punjenje izazvala je znatnu frustraciju brojnih vlasnika električnih vozila i upravitelja nekretninama, što je potaknulo rasprostranjene pozive za otvorenim modelom unutar industrije. Prednosti OCPP protokola uključuju otvorenu i besplatnu upotrebu, sprječavanje zaključavanja dobavljača (platforma za naplatu), smanjenje vremena/opterećenja integracije i IT probleme.
A.Uvod u razvoj OCPP verzija
Godine 2009. nizozemska tvrtka ElaadNL inicirala je osnivanje Open Charge Alliance (OCA), primarno odgovorne za unapređenje Open Charge Point Protocol (OCPP) i Open Smart Charging Protocol (OSCP). Ti su protokoli sada u vlasništvu OCA-e. OCPP podržava sve vrste tehnologija punjenja.
B. Uvod u OCPP verzije
Evolucija OCPP verzije: od OCPP 1.5 do najnovijeg OCPP 2.0.1
(1) OCPP1.2(sapun)
(2) OCPP1.5(SOAP)
Zbog postojanja brojnih vlasničkih protokola unutar industrije, koji ometaju jedinstveno iskustvo usluge i interoperabilnost između različitih operatera, Open Charge Alliance (OCA) preuzeo je vodstvo u razvoju otvorenog protokola OCPP 1.5. SOAP, ograničen ograničenjima svog protokola, nije se mogao brzo promovirati u velikoj mjeri. OCPP 1.5 komunicira sa središnjim sustavima korištenjem SOAP protokola temeljenog na HTTP protokolu, omogućavajući rad naplatnih mjesta. Podržava funkcije poput lokalnog i udaljenog pokretanja transakcija, uključujući mjerenje za naplatu.
OCPP 1.6 (SOAP/JSON) uveo je implementaciju JSON formata uz SOAP, poboljšavajući proširivost za pametno punjenje. JSON verzija komunicira putem WebSocketa, omogućujući razmjenu podataka u bilo kojem mrežnom okruženju. Najčešće korištena verzija na tržištu je verzija 1.6J, koja podržava podatke JSON formata preko WebSocketa kako bi se smanjio podatkovni promet i omogućio rad na mrežama bez podrške za usmjeravanje paketa (npr. javni internet). Funkcionalnosti pametnog punjenja uključuju uravnoteženje opterećenja, središnju i lokalnu inteligenciju i ponovni prijenos informacija o točki (na temelju informacija o trenutnoj točki punjenja), kao što je konačna vrijednost mjerenja ili status točke punjenja.
OCPP 2.0 (JSON), objavljen 2018, poboljšao je obradu transakcija, poboljšao sigurnost i uveo funkcije upravljanja uređajem. Proširio je mogućnosti pametnog punjenja za sustave upravljanja energijom (EMS), lokalne kontrolere i topologije za integraciju električnih vozila s pametnim punjenjem, stanicama za punjenje i sustavima upravljanja. OCPP 2.0 također podržava ISO 15118 za zahtjeve plug-and-play i pametnog punjenja za električna vozila.
OCPP 2.0.1 (JSON) najnovija je verzija, izdana 2020. Omogućuje nove značajke i poboljšanja, kao što je podrška za ISO 15118 za plug-and-play, poboljšanu sigurnost i sveobuhvatna poboljšanja performansi.
Kompatibilnost C.OCPP verzije
OCPP 1.x je kompatibilan s prethodnim verzijama. OCPP 1.6 je kompatibilan s OCPP 1.5, a OCPP 1.5 je kompatibilan s OCPP 1.2.
OCPP 2.0.1 nije kompatibilan s OCPP 1.6. Iako neki sadržaj u OCPP 2.0.1 može postojati u OCPP 1.6, format okvira podataka koji se prenose potpuno je drugačiji.
2. Protokol OCPP 2.0.1
A. U usporedbi s ranijim verzijama kao što je OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 donosi značajna poboljšanja u nekoliko aspekata:
Poboljšana sigurnost: OCPP 2.0.1 pojačava sigurnost uvođenjem HTTPS veza temeljenih na Secure Socket Layer (SSL) i novoj shemi upravljanja certifikatima kako bi se osigurala sigurna komunikacija.
Dodavanje novih značajki: OCPP 2.0.1 uvodi mnoge nove značajke, uključujući inteligentno upravljanje punjenjem i detaljnije izvješćivanje o kvarovima i analizu.
Fleksibilniji dizajn: Dizajn OCPP 2.0.1 je fleksibilniji, zadovoljava zahtjeve složenih i raznolikih aplikacija.
Pojednostavljeni kod: OCPP 2.0.1 pojednostavljuje kod, čineći implementaciju softvera lakšom.
U OCPP 2.0.1, ažuriranja firmvera uključuju digitalne potpise kako bi se spriječilo nepotpuno preuzimanje firmvera, čime se izbjegavaju neuspjesi ažuriranja firmvera.
U praktičnim primjenama, protokol OCPP 2.0.1 može se koristiti za daljinsko upravljanje stanicama za punjenje, praćenje statusa punjenja u stvarnom vremenu, autentifikaciju korisnika i druge funkcije, značajno poboljšavajući učinkovitost i sigurnost opreme za punjenje . OCPP 2.0.1 nudi više detalja i značajki u usporedbi s verzijom 1.6, iako s povećanom složenošću razvoja.
B. Uvod u OCPP 2.0.1 Značajke
OCPP 2.0.1 Protocol je najnovija verzija OCPP protokola koja je napravila značajna poboljšanja i optimizacije u usporedbi s OCPP 1.6. Glavna poboljšanja uključuju:
Prijenos poruka: OCPP 2.0.1 uvodi nove vrste poruka i modificira neke stare formate poruka radi poboljšanja učinkovitosti i izvedbe.
Digitalni certifikati: OCPP 2.0.1 uvodi sigurnosni mehanizam temeljen na digitalnim certifikatima, pružajući ojačanu autentifikaciju uređaja i zaštitu integriteta poruke. Ovo je značajno poboljšanje u odnosu na sigurnosni mehanizam u OCPP 1.6.
Podatkovni model: OCPP 2.0.1 ažurira podatkovni model, dodajući podršku za nove vrste uređaja i funkcionalnosti.
Upravljanje uređajem: OCPP 2.0.1 pruža opsežnije funkcije upravljanja uređajem, uključujući konfiguraciju uređaja, dijagnozu kvarova, ažuriranja softvera itd.
Model komponente: OCPP 2.0.1 uvodi fleksibilniji model komponente, koji se može koristiti za opisivanje složenijih uređaja i sustava za punjenje. To pomaže u implementaciji naprednih funkcija kao što je Vehicle to Grid (V2G).
Pametno punjenje: OCPP 2.0.1 dodaje podršku za pametno punjenje, dopuštajući dinamičku prilagodbu snage punjenja na temelju uvjeta mreže ili zahtjeva korisnika.
Identitet korisnika i autorizacija: OCPP 2.0.1 pruža sveobuhvatniji mehanizam prepoznavanja identiteta korisnika i autorizacije, podržava višestruke metode autentifikacije korisnika i nameće veće zahtjeve za zaštitu podataka korisnika.
3. Uvod u OCPP funkcionalnost
A. Pametno punjenje
Vanjski sustav upravljanja energijom (EMS) i OCPP 2.0.1 dizajnirani su za rješavanje pitanja vanjskih ograničenja sustava upravljanja punionicama (CSMS). Mehanizam obavijesti uveden u OCPP 2.0.1 obavještava CSMS o svim vanjskim ograničenjima. Izravni pametni ulazi za punjenje iz EMS-a mogu se nositi s različitim scenarijima, kao što su:
Električna vozila (EV) povezana s punionicama putem ISO 15118
OCPP 2.0.1 podržava ISO 15118, ažurirani protokol za komunikaciju između EVSE i EV. Značajke uključi i napuni i pametno punjenje standarda ISO 15118, uključujući unose iz električnih vozila, lakše je implementirati s OCPP 2.0.1. To omogućuje operaterima stanica za punjenje da šalju poruke o stanici za punjenje iz CSMS-a za prikaz vozačima električnih vozila.
Svrhe pametnog punjenja uključuju:
Balansiranje opterećenjaBalansiranje opterećenja prvenstveno se odnosi na unutarnje opterećenje stanice za punjenje. Stanica kontrolira snagu punjenja svake gomile za punjenje prema unaprijed konfiguriranim postavkama. Za stanicu je postavljena fiksna granična vrijednost, kao što je maksimalna izlazna struja. Dodatno, konfiguracija uključuje opcijske opcije za optimizaciju distribucije energije između gomila za punjenje. Ova konfiguracija ukazuje na to da su stope punjenja ispod ove vrijednosti neučinkovite i treba odabrati druge strategije punjenja.
Centralno pametno punjenjeCentralno pametno punjenje pretpostavlja da ograničenja punjenja kontrolira središnji sustav. Nakon što primi predviđanja o kapacitetu mreže od operatera mreže, središnji sustav izračunava dio ili sve planove naplate. Nameće ograničenja naplate hrpama naplate odgovarajući na poruke za postavljanje tih ograničenja.
Lokalno pametno punjenjeLokalno pametno punjenje implementira se putem lokalnog kontrolera, koji djeluje kao proxy OCPP protokola. Prima poruke iz središnjeg sustava i kontrolira ponašanje punjenja ostalih stanica u grupi. Lokalni kontroler može biti opremljen gomilama za punjenje ili odabrati da ne bude. U lokalnom pametnom načinu punjenja, lokalni kontroler postavlja ograničenja na snagu punjenja stanice. Ta se ograničenja mogu mijenjati tijekom postupka punjenja, a granične vrijednosti grupe mogu se konfigurirati lokalno ili putem središnjeg sustava.
B: Uvod u sustav
Funkcionalni moduli u protokolu OCPP2.0.1 uglavnom uključuju:
Modul za prijenos podataka
Modul autorizacije
Sigurnosni modul
Transakcijski modul
Mjerni modul
Modul troškova
Rezervacijski modul
Pametni modul punjenja
Modul dijagnostike
Modul za upravljanje firmverom
Modul za prikaz poruka
4. OCPP budući razvoj
A.OCPP PrednostiOpen Charge Point Protocol (OCPP) je besplatan i otvoren protokol koji služi kao učinkovito rješenje za interoperabilnost punionica. Promoviran je i korišten u mnogim zemljama svijeta. Iako Kina još nije formirala jedinstveni protokol, korištenje OCPP-a kao osnove moglo bi olakšati komunikaciju između usluga operatera u budućnosti. S razvojem kineske industrije novih energetskih vozila, prilagodba i unifikacija objekata za punjenje su neizbježni. Hoće li nacionalni odjeli ili operateri usvojiti OCPP protokol još uvijek treba vremena da se ispita.
Prije pojave OCPP-a, svaki proizvođač gomile za punjenje razvio je vlastiti vlasnički protokol za pozadinske veze, zaključavajući operatere gomile za punjenje s pojedinačnim proizvođačima. Sada, budući da gotovo svi proizvođači hardvera podržavaju OCPP, operateri punjača mogu slobodno birati hardver bilo kojeg dobavljača, čineći tržište konkurentnijim.
Isto se odnosi i na vlasnike nekretnina/tvrtki; kada kupuju stanice za punjenje koje nisu OCPP ili potpisuju ugovore s CPO-ima koji nisu OCPP, vezani su za određene stanice za punjenje i operatere. Međutim, uz hardver za punjenje usklađen s OCPP-om, vlasnici mogu ostati neovisni o dobavljačima. Oni mogu slobodno odabrati CPO-ove koji su konkurentniji, isplativiji ili bogatiji značajkama. Također mogu proširiti svoju mrežu miješanjem različitih hardvera za punjenje bez uklanjanja postojećih uređaja.
Glavna prednost za vozače električnih vozila je ta što se ne moraju oslanjati na jednog operatera punjača ili dobavljača električnih vozila. Slično kupnji OCPP stanica za punjenje, vozači električnih vozila mogu se prebaciti na bolje CPO/EMP. Druga, ali vrlo važna prednost je mogućnost korištenja e-mobilnosti u roamingu. OCPP i drugi otvoreni protokol, OCPI, omogućuju e-roaming. E-Roaming vozačima električnih vozila pruža pristup svoj dostupnoj infrastrukturi za punjenje uz samo jednu pretplatu ili ugovor s pružateljem usluge E-Mobility.
B. Razlike između OCPP i domaćih protokolaTrenutačno većina domaćih proizvođača i operatera opreme za punjenje, kao što su State Grid, Southern Power Grid, Teld i Aulton, usvajaju protokol 104 kao osnovni protokol i donekle ga modificiraju.
Protokol 104, temeljen na TCP/IP, binarni je komunikacijski protokol poznat po maloj veličini podataka, ali slaboj čitljivosti i nedostatku mogućnosti proširivanja. Njegovi nedostaci uključuju upravljanje informacijama o korisničkom računu i rezervacijama, BMS informacije na strani vozila i provjeru autentičnosti baterije te informacije o statusu parkirnih mjesta u stvarnom vremenu. Na primjer, tvrtki za iznajmljivanje s dijeljenjem vremena bilo bi teško duboko optimizirati korisničko iskustvo putem prijenosa relevantnih informacija putem hrpe punjenja; na sličan način, gomilama za punjenje je izazovno odmah obavijestiti vlasnike automobila o statusu baterije zbog slabe rastezljivosti.
Stoga su zbog ovih nedostataka neki proizvođači napravili određene izmjene tijekom implementacije kako bi djelomično zadovoljili gore navedene neispunjene scenarije. To je dovelo do varijacija u pojedinostima implementacije svakog proizvođača, što ga u biti čini poluprivatnim protokolom pri eksternom sučelju, što rezultira značajnim prilagođenim troškovima integracije.
Prijavljeno je da protokol 104 uključuje dva dijela: format poslovnih podataka i upravljanje mrežom. Trenutno većina proizvođača ne koristi povezane naredbe za upravljanje mrežom tijekom implementacije. Ranije, budući da je većina namjenskih brzih punionica izgrađena u urbanim područjima i na terenu, problemi s bežičnom vezom nisu bili ozbiljni. Međutim, s razvojem privatnih osobnih automobila i izgradnjom objekata za punjenje na temelju renoviranja parkirališta, složenost mjesta za punjenje može dovesti do nepouzdanih veza. U takvim slučajevima, nedostatak metode za rukovanje slabim mrežnim signalima otkrio je brojne probleme.
C. Uloga OCPP-a u punjenju električnih vozila uključuje:
OCPP olakšava komunikacijuizmeđu EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) i CSMS (Charging Station Management System).
Autorizacijaza korisnike električnih vozila da počnu puniti.
Daljinska izmjenakonfiguracije punjenja, daljinsko upravljanje punjenjem (start/stop) i daljinsko otključavanje pištolja za punjenje (ID konektora).
Status u stvarnom vremenustanice za punjenje (dostupno, zaustavljeno, obustavljeno, neovlašteno EV/EVSE), podaci o punjenju u stvarnom vremenu, potrošnja energije u stvarnom vremenu i kvarovi EVSE u stvarnom vremenu.
Pametno punjenjekako bi se smanjilo opterećenje električne mreže.
Upravljanje firmverom(Over-The-Air autorizacija).
Ove funkcije pomažu poboljšati učinkovitost i korisničko iskustvo infrastrukture za punjenje električnih vozila.