האבולוציה של OCPP: גישור בין גרסה 1.6 לגרסה 2.0.1 ואילך בטעינת רכבים חשמליים
תוֹכֶן הָעִניָנִים
א. מבוא לפרוטוקול נקודת טעינה פתוחה
הפרוטוקול נקודת טעינה פתוחה (OCPP)משמש כסטנדרט עולמי לתקשורת בין ציוד אספקה לרכב חשמלי (EVSE) ומערכות ניהול תחנות טעינה (CSMS). נכתב על ידיברית הטעינה הפתוחה (OCA), פרוטוקול זה מוכר כסטנדרט דה פקטו בתעשיית הרכבים החשמליים (קודמו של IEC 63110). הוא מבטל נעילות קנייניות, ומבטיח שחומרה מיצרנים שונים תוכל לפעול בצורה חלקה עם מערכות צד-שרת שונות.
הערת סמכות: מאמר זה מתייחס לתקנים הרשמיים שנקבעו בניירות הלבנים של OCA ובמפרטי IEC/ISO
1. היסטוריה של OCPP
2. מבוא לגרסת OCPP
כפי שמוצג להלן, מ-OCPP1.5 ל-OCPP2.0.1 העדכני ביותר
מכיוון שיש יותר מדי פרוטוקולים קנייניים בתעשייה כדי לתמוך בחוויית שירות מאוחדת וחיבור תפעולי בין שירותי מפעילים שונים, OCA הוביל את פיתוח הפרוטוקול הפתוח OCPP1.5. SOAP מוגבל על ידי אילוצי הפרוטוקול שלו ולא ניתן להפיץ אותו באופן נרחב ובמהירות.
OCPP 1.5 מתקשר עם מערכות מרכזיות באמצעות פרוטוקול SOAP המבוסס על פרוטוקול HTTP להפעלת עמדות טעינה. הוא תומך בפונקציות הבאות: עסקאות מקומיות ומרחוק, כולל מדידה של חיוב.
הקפיצה מ-1.6J ל-2.0.1
בעוד שגרסאות קודמות כמו OCPP 1.5 הסתמכו על פרוטוקול SOAP המסורבל,OCPP 1.6Jחוללה מהפכה בתעשייה על ידי הצגת JSON על פני WebSockets. זה אפשר תקשורת דו-צדדית מלאה והפחית משמעותית את תעבורת הנתונים, מה שהפך אותה לסטנדרט השוק הנוכחי. עם זאת, שחרורו שלOCPP 2.0.1(תיקון הבאגים של גרסה 2.0) מסמן שינוי פרדיגמה. בניגוד לגרסה 1.6J, OCPP 2.0.1 אינו תואם לאחור עקב שינויים מהותיים במבנה הנתונים שלו שנועד לתמוך במערכות ניהול אנרגיה מורכבות (EMS) ובסטנדרטים מחמירים של אבטחה.
מבוא לגרסת Ⅱ.OCPP
כפי שמוצג להלן, מ-OCPP1.5 ל-OCPP2.0.1 העדכני ביותר
מכיוון שיש יותר מדי פרוטוקולים קנייניים בתעשייה כדי לתמוך בחוויית שירות מאוחדת וחיבור תפעולי בין שירותי מפעילים שונים, OCA הוביל את פיתוח הפרוטוקול הפתוח OCPP1.5. SOAP מוגבל על ידי אילוצי הפרוטוקול שלו ולא ניתן להפיץ אותו באופן נרחב ובמהירות.
OCPP 1.5 מתקשר עם מערכות מרכזיות באמצעות פרוטוקול SOAP המבוסס על פרוטוקול HTTP להפעלת עמדות טעינה. הוא תומך בפונקציות הבאות: עסקאות מקומיות ומרחוק, כולל מדידה של חיוב.
OCPP 1.6J (JSON על גבי WebSockets)
בעוד שגרסת ה-SOAP הישנה מיושנת,OCPP 1.6Jנותרה הגרסה הנפוצה ביותר. היא משתמשתJSON על גבי WebSockets (WSS), המאפשר תקשורת דו-צדדית מלאה. בניגוד ל-SOAP מבוסס HTTP, WSS מאפשר לשרת (CSMS) ליזום פקודות (כגון)עסקה התחלה מרחוק) למטען גם כאשר המטען נמצא מאחורי חומת אש של NAT.
OCPP 2.0 (JSON)
OCPP 2.0, שיצא בשנת 2018, משפר את עיבוד העסקאות, מגביר את האבטחה, ניהול המכשירים: מוסיף פונקציונליות טעינה חכמה, עבור טופולוגיות עם מערכות ניהול אנרגיה (EMS), בקרים מקומיים, ועבור רכבים חשמליים עם טעינה חכמה משולבת, עמדות טעינה ומערכות ניהול עמדות טעינה. תומךתקן ISO 15118דרישות "הכנס והפעל" וטעינה חכמה לרכבים חשמליים.
OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 היא הגרסה האחרונה, שיצאה בשנת 2020. היא מספקת תכונות ושיפורים חדשים כגון תמיכה ב-ISO15118 (Plug and Play), אבטחה משופרת וביצועים משופרים באופן כללי.
תאימות גרסת OCPP
OCPP1.x תואם לגרסאות קודמות, OCPP1.6 תואם ל-OCPP1.5, ו-OCPP1.5 תואם ל-OCPP1.2.
OCPP2.0.1 אינו תואם ל-OCPP1.6, OCPP2.0.1 למרות שחלק מהתוכן של OCPP1.6 תואם גם כן, אך פורמט מסגרת הנתונים שונה לחלוטין מזה שנשלח.
פרוטוקול OCPP 2.0.1
1. ההבדל בין OCPP 2.0.1 ל-OCPP 1.6
בהשוואה לגרסאות קודמות כמו OCPP 1.6, ל-OCPP 2.0.1 יש שיפורים משמעותיים בתחומים הבאים:
א. אבטחה משופרת
OCPP 2.0.1: שיפוץ אבטחה וניהול מכשירים
OCPP 2.0.1 אינו תואם לאחור עם 1.6J עקב ארגון מחדש מלא של מודל הנתונים. השיפור הקריטי ביותר שלו הוא הכנסת שלושה רכיבי חובהפרופילי אבטחה:
-
פרופיל אבטחה 1:TLS עם אימות בסיסי (סיסמה).
-
פרופיל אבטחה 2:TLS עם אישורי צד לקוח (אבטחה גבוהה יותר).
-
פרופיל אבטחה 3:TLS עם אישורי צד לקוח ותמיכה במודול אבטחת חומרה (HSM).
יתר על כן, הוא מחליף את המוגבלדוֹפֶקמנגנון עם מקיףדגם המכשירזה משתמש בתקןרְכִיבומִשְׁתַנֶהמבנה לניטור כל דבר, החל ממהירות המאוורר ועד לטמפרטורה הפנימית, ובכך לשפר באופן משמעותי את האבחון מרחוק.
ב. הוספת תכונות חדשות
OCPP2.0.1 מוסיף תכונות חדשות רבות, כולל ניהול טעינה חכם, ודיווח וניתוח תקלות מפורטים יותר.
ג. עיצוב גמיש יותר
OCPP2.0.1 תוכנן להיות גמיש יותר כדי לענות על הצרכים של יישומים מורכבים ומגוונים יותר.
ד. פישוט קוד
OCPP2.0.1 מפשט את הקוד, ומקל על יישום התוכנה.
עדכון הקושחה OCPP2.0.1 הוסיף חתימה דיגיטלית, כדי למנוע הורדת הקושחה לא שלמה, וכתוצאה מכך כישלון עדכון הקושחה.
ביישום מעשי, ניתן להשתמש בפרוטוקול OCPP2.0.1 כדי לממש שליטה מרחוק על ערימת טעינה, ניטור בזמן אמת של מצב הטעינה, אימות משתמש ופונקציות אחרות, מה שמשפר מאוד את השימוש בציוד הטעינה, היעילות והבטיחות. פרטים ופונקציות של OCPP2.0.1 רבים מהגרסאות 1.6, אך גם רמת הקושי גדלה.
2. מבוא לפונקציית OCPP2.0.1
פרוטוקול OCPP 2.0.1 הוא הגרסה העדכנית ביותר של פרוטוקול OCPP. בהשוואה ל-OCPP 1.6, פרוטוקול OCPP 2.0.1 ביצע שיפורים ואופטימיזציות רבים. התוכן העיקרי כולל:
• מסירת הודעות:OCP 2.0.1 מוסיף סוגי הודעות חדשים ומשנה פורמטים ישנים יותר של הודעות כדי לשפר את היעילות והביצועים.
• תעודות דיגיטליות:ב-OCPP 2.0.1, הוצגו מנגנוני אבטחה מבוססי תעודות דיגיטליות כדי לספק אימות מכשירים והגנה מוגברת על שלמות הודעות. זהו שיפור משמעותי לעומת מנגנוני האבטחה של OCPP1.6.
•מודל נתונים:OCPP 2.0.1 מעדכן את מודל הנתונים כך שיכלול תמיכה בסוגי ותכונות מכשירים חדשים.
•ניהול מכשירים:OCPP 2.0.1 מספק פונקציות ניהול מכשירים מקיפות יותר, כולל הגדרת תצורת מכשירים, פתרון בעיות, עדכוני תוכנה וכו'.
•דגמי רכיבים:OCPP 2.0.1 מציג מודל רכיבים גמיש יותר שניתן להשתמש בו לתיאור התקני ומערכות טעינה מורכבים יותר. זה עוזר לאפשר תכונות מתקדמות יותר כגוןV2G (רכב לרשת).
•טעינה חכמה:טעינה חכמה מתקדמת ושילוב ISO 15118, ההבדל בין 1.6 ל-2.0.1 בטעינה חכמה הוא משמעותי. בעוד ש-1.6J מסתמך על טעינה בסיסיתפרופילי טעינה, OCPP 2.0.1 תומך באופן טבעיתקן ISO 15118באמצעות מנגנון מעבר.
זה מאפשרחבר וטען (PnC)ה-EVSE משמש כשער, המאפשר לרכב החשמלי להחליף תעודות דיגיטליות ישירות עם המערכת האחורית לצורך אימות אוטומטי. אין צורך בכרטיסי RFID או אפליקציות. זה גם מניח את היסודות ל...V2G (רכב לרשת), המאפשר ניהול זרימת אנרגיה דו-כיווני המבוסס על תדר וקיבולת הרשת.
•זהות ואישור משתמש:OCPP2.0.1 מספק מנגנוני זיהוי והרשאה משופרים של משתמשים, תומך בשיטות אימות משתמשים מרובות ומציב דרישות גבוהות יותר להגנה על נתוני משתמשים.
ג. מבוא לפונקציית OCPP
1. טעינה חכמה
מערכת ניהול אנרגיה חיצונית (EMS)
OCPP 2.0.1 מטפל בבעיה זו על ידי הצגת מנגנון התראה המודיע למערכת ניהול תחנות טעינה (CSMS) על מגבלות חיצוניות. קלט טעינה חכם ישיר התומך במערכות ניהול אנרגיה (EMS) יכול לפתור מצבים רבים:
כלי רכב חשמליים המחוברים לנקודות טעינה (לפי תקן ISO 15118)
OCPP 2.0.1 תומך בפרוטוקול מעודכן של ISO 15118 לתקשורת בין רכבי חשמל חשמליים (EVSE). טעינה מסוג "plug-and-play" וטעינה חכמה (כולל קלט מכלי רכב חשמליים) לפי תקן ISO 15118 קלות יותר ליישום באמצעות OCPP 2.0.1. מאפשר למפעילי תחנות טעינה לשלוח הודעות (מ-CSMS) אודות תחנות טעינה לתצוגה לנהגי רכב חשמליים.
שימושים בטעינה חכמה:
(1) מאזן עומסים
איזון עומסים מכוון בעיקר לעומס הפנימי של תחנת הטעינה. תחנת הטעינה תשלוט בהספק הטעינה של כל עמוד טעינה בהתאם לתצורה מראש. תחנת הטעינה תוגדר עם ערך מגבלה קבוע, כגון זרם המוצא המרבי. בנוסף, התצורה כוללת גם אפשרויות אופציונליות לאופטימיזציה של חלוקת ההספק של תחנות טעינה לתחנות טעינה בודדות. תצורה זו אומרת לתחנת הטעינה שקצבי טעינה מתחת לערך תצורה זה אינם חוקיים וכי יש לבחור אסטרטגיות טעינה אחרות.
(2) טעינה חכמה מרכזית
טעינה חכמה מרכזית מניחה שמגבלות הטעינה נשלטות על ידי מערכת מרכזית, המחשבת חלק או את כל לוח הזמנים של הטעינה לאחר קבלת מידע חיזוי של מפעיל הרשת לגבי קיבולת הרשת, והמערכת המרכזית תטיל מגבלות טעינה על תחנות טעינה ותקבע מגבלות טעינה על ידי תגובה להודעות.
(3) טעינה חכמה מקומית
טעינה מקומית חכמה ממומשת על ידי בקר מקומי, המקביל לסוכן של פרוטוקול OCPP, האחראי על קבלת הודעות מהמערכת המרכזית ובקרה על התנהגות הטעינה של עמדות טעינה אחרות בקבוצה. הבקר עצמו יכול להיות מצויד בתחנות טעינה או לא. במצב של טעינה מקומית חכמה, הבקר המקומי מגביל את עוצמת הטעינה של תחנת הטעינה. במהלך הטעינה, ניתן לשנות את ערך המגבלה. ניתן להגדיר את ערך המגבלה של קבוצת הטעינה באופן מקומי או על ידי המערכת המרכזית.
2. מבוא למערכת
מסגרת שיטתית
ארכיטקטורת תוכנה
המודולים הפונקציונליים בפרוטוקול OCPP2.0.1 כוללים בעיקר מודול העברת נתונים, מודול הרשאה, מודול אבטחה, מודול עסקאות, מודול ערכי מונה, מודול עלות, מודול הזמנה, מודול טעינה חכמה, מודול אבחון, מודול ניהול קושחה ומודול הודעת תצוגה.
IV. פיתוח עתידי של OCPP
1. יתרונות OCPP
OCPP הוא פרוטוקול חופשי ופתוח, והוא גם דרך יעילה לפתור את בעיית החיבוריות הנוכחית של ערימת הטעינה, והוא זכה לפופולריות ונמצא בשימוש במדינות רבות ברחבי העולם. לחיבוריות העתידית בין שירותי המפעיל תהיה שפה לתקשורת.
לפני הופעת OCPP, כל יצרן עמודי טעינה פיתח פרוטוקול קנייני משלו לקישוריות אחורית, ובכך נעל את מפעילי עמודי הטעינה ליצרן עמודי טעינה יחיד. כעת, כאשר כמעט כל יצרני החומרה תומכים ב-OCPP, מפעילי עמודי טעינה חופשיים לבחור חומרה מכל ספק, מה שהופך את השוק לתחרותי יותר.
הדבר נכון גם לגבי בעלי נכסים/עסקים; כאשר הם רוכשים עמדת טעינה שאינה של OCPP או מתקשרים עם ספק טעינה שאינו של OCPP, הם נעולים לעמדת טעינה ומפעיל עמוד טעינה ספציפיים. אך עם חומרת טעינה תואמת OCPP, בעלי בתים יכולים להישאר עצמאיים מהספקים שלהם. בעלים חופשיים לבחור ספק טעינה תחרותי יותר, במחיר טוב יותר או מתפקד טוב יותר. כמו כן, הם יכולים להרחיב את הרשת שלהם על ידי שילוב של חומרת עמודי טעינה שונים מבלי לפרק התקנות קיימות.
כמובן, היתרון העיקרי של רכבים חשמליים הוא שנהגי רכבים חשמליים אינם צריכים להסתמך על מפעיל עמדת טעינה או ספק רכבים חשמליים יחיד. בדומה לתחנות טעינה OCPP שנרכשו, נהגי רכבים חשמליים יכולים לעבור ל-CPOs/EMPs טובים יותר. יתרון שני, אך חשוב מאוד, הוא היכולת להשתמש בנדידה ברכבים חשמליים.
2. OCPP בתפקיד טעינת רכב חשמלי
(1) OCPP עוזר ל-EVSE ול-CSMS לתקשר זה עם זה
(2) אישור למשתמשי רכב חשמלי להתחיל טעינה
(3) שינוי מרחוק של תצורת הטעינה, בקרת טעינה מרחוק (הפעלה/עצירה), אקדח פתיחה מרחוק (מזהה מחבר)
(4) סטטוס בזמן אמת של תחנת טעינה (זמינה, נעצרת, מושעה, EV/EVSE לא מורשים), נתוני טעינה בזמן אמת, צריכת חשמל בזמן אמת, כשל EVSE בזמן אמת
(5) טעינה חכמה (הפחתת עומס על הרשת)
(6) ניהול קושחה (OTAA)
Ⅴ. אימות אמפירי ותובנות יצרן
יישום OCPP 2.0.1 דורש אימות קפדני.לינקפאוורצוות המחקר והפיתוח שלנו ביצע בדיקות מקיפות של יכולת פעולה הדדית באמצעות ה-OCTT (כלי לבדיקת תאימות לפרוטוקול נקודת טעינה פתוחה)לצד אינטגרציות מהעולם האמיתי.
סביבת בדיקה ותוצאות:אימתנו בהצלחה את קושחת ה-EVSE שלנו מולמעל 100 ספקי CSMS גלובליים(כולל רשתות גדולות באירופה ובארה"ב). הבדיקות שלנו מתמקדות ב:
-
יציבות לחיצת יד של TLS:הבטחת שמירה על חיבור תחת פרופילי אבטחה 2 ו-3.
-
שלמות נתוני עסקה:אימות החדש
אירוע עסקהמסירת הודעות בתנאי רשת לא יציבים (סימולציית אובדן חבילות).
נתונים אמפיריים אלה מאשרים כי פתרון OCPP 2.0.1 שלנו לא רק תואם תיאורטית, אלא גם מוכן בשטח לפריסה מסחרית של V2G.
זמן פרסום: 21 באוקטובר 2024