توضح هذه المقالة تطور بروتوكول OCPP، والترقية من الإصدار 1.5 إلى 2.0.1، مع تسليط الضوء على التحسينات في الأمان، والشحن الذكي، وملحقات الميزات، وتبسيط التعليمات البرمجية في الإصدار 2.0.1، بالإضافة إلى دوره الرئيسي في شحن المركبات الكهربائية. .
I. مقدمة لبروتوكول OCPP
الاسم الكامل لـ OCPP هو Open Charge Point Protocol، وهو بروتوكول مجاني ومفتوح تم تطويره بواسطة OCA (Open Charge Alliance)، وهي منظمة مقرها في هولندا. يعد بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) بمثابة نظام اتصال موحد بين CS وأي نظام لإدارة محطة الشحن (CSMS). تدعم بنية البروتوكول هذه الربط البيني لنظام الإدارة المركزي لأي مزود خدمة شحن مع جميع محطات الشحن، وهي مصممة في المقام الأول لمعالجة صعوبات الاتصال التي تنشأ في شبكات الشحن الخاصة. يدعم OCPP إدارة الاتصال بين محطات الشحن ونظام الإدارة المركزي لـ كل مزود. يدعم OCPP الاتصال بين محطات الشحن ونظام الإدارة المركزي لكل مزود. فهو يغير الطبيعة المغلقة لشبكات الشحن الخاصة، والتي تسببت في مشاكل لعدد كبير من مالكي المركبات الكهربائية ومديري العقارات، وأدت إلى دعوة واسعة النطاق لنموذج مفتوح في جميع أنحاء الصناعة.
فوائد بروتوكول OCPP
مفتوح ومجاني للاستخدام
يمنع القفل لمزود واحد (منصة الشحن)
يقلل من وقت/جهد التكامل ومشكلات تكنولوجيا المعلومات
1 、 تاريخ OCPP
2. مقدمة إصدار OCPP
كما هو موضح أدناه، من OCPP1.5 إلى أحدث OCPP2.0.1
نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من بروتوكولات الملكية في الصناعة لدعم تجربة الخدمة الموحدة والترابط التشغيلي بين خدمات المشغل المختلفة، أخذت OCA زمام المبادرة في تطوير البروتوكول المفتوح OCPP1.5. إن SOAP مقيد بقيود البروتوكول الخاصة به ولا يمكن نشره على نطاق واسع وبسرعة.
يتواصل OCPP 1.5 مع الأنظمة المركزية عبر بروتوكول SOAP استنادًا إلى بروتوكول HTTP لتشغيل نقاط الشحن وهو يدعم الوظائف التالية: المعاملات المحلية والتي يتم تنفيذها عن بعد، بما في ذلك قياس الفواتير
(3) OCPP1.6 (SOAP/JSON)
انضم الإصدار OCPP1.6 إلى تنفيذ تنسيق JSON، وزاد من توسيع الشحن الذكي. إصدار JSON يتم من خلال اتصال WebSocket، ويمكن أن يكون في أي بيئة شبكة لإرسال بيانات بعضها البعض، والبروتوكولات الأكثر استخدامًا في السوق هي إصدار 1.6J، ودعم بيانات تنسيق JSON المستندة إلى بروتوكول websockets لتقليل حركة البيانات (JSON، websockets بيانات JSON المستندة إلى البروتوكول لتقليل حركة مرور البيانات).
يدعم بيانات تنسيق JSON استنادًا إلى بروتوكول websockets لتقليل حركة البيانات (JSON، JavaScript Object Representation، هو تنسيق خفيف الوزن لتبادل البيانات) ويسمح بالعمل على الشبكات التي لا تدعم توجيه حزم نقاط الشحن (على سبيل المثال، الإنترنت العام). الشحن الذكي: موازنة التحميل والشحن الذكي المركزي والشحن الذكي المحلي. السماح لنقاط الشحن بإعادة إرسال معلوماتها الخاصة (استنادًا إلى معلومات نقطة الشحن الحالية)، مثل آخر قيمة تم قياسها أو حالة نقطة الشحن.
(4) OCPP 2.0 (JSON)
يعمل OCPP 2.0، الذي تم إصداره في عام 2018، على تحسين معالجة المعاملات، وزيادة الأمان، وإدارة الأجهزة: يضيف وظيفة الشحن الذكي، للطوبولوجيات مع أنظمة إدارة الطاقة (EMS)، ووحدات التحكم المحلية، وللمركبات الكهربائية ذات الشحن الذكي المتكامل ومحطات الشحن وأنظمة إدارة محطات الشحن. . يدعم ISO 15118: متطلبات التوصيل والتشغيل والشحن الذكي للسيارات الكهربائية.
(5) OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 هو أحدث إصدار تم إصداره في عام 2020. وهو يوفر ميزات وتحسينات جديدة مثل دعم ISO15118 (التوصيل والتشغيل)، والأمان المحسن والأداء المحسن بشكل عام.
3. توافق إصدار OCPP
OCPP1.x متوافق مع الإصدارات الأقل، OCPP1.6 متوافق مع OCPP1.5، OCPP1.5 متوافق مع OCPP1.2.
OCPP2.0.1 غير متوافق مع OCPP1.6، OCPP2.0.1 على الرغم من أن بعض محتويات OCPP1.6 لها أيضًا، ولكن تنسيق إطار البيانات كان مختلفًا تمامًا عن ذلك المرسل.
ثانياً، بروتوكول OCPP 2.0.1
1、الفرق بين OCPP 2.0.1 و OCPP 1.6
بالمقارنة مع الإصدارات السابقة مثل OCPP 1.6، OCPP 2.0. 1 لديه تحسينات كبيرة في المجالات التالية:
أ. تحسين الأمن
تم تعزيز أمان OCPP2.0.1 من خلال تقديم اتصالات HTTPS استنادًا إلى طبقة مآخذ التوصيل الآمنة ونظام جديد لإدارة الشهادات لضمان أمان الاتصالات.
ب. إضافة ميزات جديدة
يضيف OCPP2.0.1 العديد من الميزات الجديدة، بما في ذلك إدارة الشحن الذكي، وإعداد تقارير وتحليلات أكثر تفصيلاً عن الأخطاء.
ج. تصميم أكثر مرونة
تم تصميم OCPP2.0.1 ليكون أكثر مرونة لتلبية احتياجات التطبيقات الأكثر تعقيدًا وتنوعًا.
د. تبسيط الكود
يعمل OCPP2.0.1 على تبسيط التعليمات البرمجية، مما يسهل تنفيذ البرنامج.
أضاف تحديث البرامج الثابتة OCPP2.0.1 التوقيع الرقمي، لمنع تنزيل البرامج الثابتة غير مكتمل، مما يؤدي إلى فشل تحديث البرامج الثابتة.
في التطبيق العملي، يمكن استخدام بروتوكول OCPP2.0.1 لتحقيق التحكم عن بعد في كومة الشحن، ومراقبة حالة الشحن في الوقت الفعلي، ومصادقة المستخدم والوظائف الأخرى، مما يحسن بشكل كبير استخدام معدات الشحن والكفاءة والسلامة.تفاصيل OCPP2.0.1 ووظائف أكثر من الإصدار 1.6 من العديد، كما زاد تطوير الصعوبة.
2、مقدمة وظيفة OCPP2.0.1
بروتوكول OCPP 2.0.1 هو أحدث إصدار من بروتوكول OCPP. بالمقارنة مع OCPP 1.6، حقق بروتوكول OCPP 2.0.1 الكثير من التحسينات والتحسينات. المحتويات الرئيسية تشمل:
تسليم الرسائل: يضيف OCP 2.0.1 أنواعًا جديدة من الرسائل ويعدل تنسيقات الرسائل القديمة لتحسين الكفاءة والأداء.
الشهادات الرقمية: في OPC 2.0.1، تم تقديم آليات أمان قائمة على الشهادات الرقمية لتوفير مصادقة قوية للجهاز وحماية سلامة الرسالة. يعد هذا تحسنًا كبيرًا مقارنة بآليات الأمان OCPP1.6.
نموذج البيانات: يقوم OPC 2.0.1 بتحديث نموذج البيانات ليشمل دعمًا لأنواع وميزات الأجهزة الجديدة.
إدارة الجهاز: يوفر OPC 2.0.1 وظائف أكثر شمولاً لإدارة الجهاز، بما في ذلك تكوين الجهاز واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتحديثات البرامج وما إلى ذلك.
نماذج المكونات: يقدم OCP 2.0.1 نموذج مكونات أكثر مرونة يمكن استخدامه لوصف أجهزة وأنظمة الشحن الأكثر تعقيدًا. ويساعد هذا في تمكين المزيد من الميزات المتقدمة مثل V2G (من المركبة إلى الشبكة).
الشحن الذكي: يضيف OCPP2.0.1 دعمًا للشحن الذكي، على سبيل المثال، يمكن تعديل طاقة الشحن ديناميكيًا وفقًا لظروف الشبكة أو احتياجات المستخدم.
هوية المستخدم والترخيص: يوفر OCPP2.0.1 آليات محسنة لتحديد هوية المستخدم والترخيص، ويدعم طرق مصادقة المستخدم المتعددة، ويطرح متطلبات أعلى لحماية بيانات المستخدم.
ثالثا. مقدمة إلى وظيفة OCPP
1. الشحن الذكي
نظام إدارة الطاقة الخارجية (EMS)
يعالج OCPP 2.0.1 هذه المشكلة عن طريق تقديم آلية إعلام تُعلم CSMS (نظام إدارة محطة الشحن) بالقيود الخارجية. يمكن لمدخلات الشحن الذكية المباشرة التي تدعم أنظمة إدارة الطاقة (EMS) حل العديد من المواقف:
السيارات الكهربائية المتصلة بنقاط الشحن (بموجب المواصفة ISO 15118)
يدعم OCPP 2.0.1 بروتوكول ISO 15118 المحدث للاتصال من EVSE إلى EV. يعد الشحن والتشغيل القياسي ISO 15118 والشحن الذكي (بما في ذلك المدخلات من المركبات الكهربائية) أسهل في التنفيذ باستخدام OCPP 2.0.1. تمكين مشغلي محطات الشحن من إرسال رسائل (من CSMS) حول محطات الشحن لعرضها على سائقي المركبات الكهربائية.
استخدامات الشحن الذكي:
(1) موازن التحميل
يهدف Load Balancer بشكل أساسي إلى الحمل الداخلي لمحطة الشحن. ستتحكم محطة الشحن في قوة الشحن لكل عمود شحن وفقًا للتكوين المسبق. سيتم تكوين محطة الشحن بقيمة حدية ثابتة، مثل الحد الأقصى لتيار الإخراج. بالإضافة إلى ذلك، يتضمن التكوين أيضًا خيارات اختيارية لتحسين توزيع الطاقة من محطات الشحن إلى محطات الشحن الفردية. يخبر هذا التكوين محطة الشحن بأن معدلات الشحن الأقل من قيمة التكوين هذه غير صالحة وأنه يجب تحديد استراتيجيات شحن أخرى.
(2) الشحن الذكي المركزي
ويفترض الشحن الذكي المركزي أن حدود الشحن يتم التحكم فيها عن طريق نظام مركزي، والذي يقوم بحساب جزء أو كل جدول الشحن بعد تلقي معلومات التنبؤ من مشغل الشبكة حول سعة الشبكة، وسيقوم النظام المركزي بفرض حدود الشحن على محطات الشحن ووضع حدود الشحن من خلال الرد على الرسائل.
(3) الشحن الذكي المحلي
يتم تحقيق الشحن الذكي المحلي بواسطة وحدة تحكم محلية، وهو ما يعادل وكيل بروتوكول OCPP، المسؤول عن تلقي الرسائل من النظام المركزي والتحكم في سلوك الشحن لمحطات الشحن الأخرى في المجموعة. يمكن تجهيز وحدة التحكم نفسها بمحطات شحن أم لا. في وضع الشحن الذكي المحلي، تحد وحدة التحكم المحلية من قوة الشحن لمحطة الشحن. أثناء الشحن، يمكن تعديل القيمة الحدية. يمكن تكوين القيمة الحدية لمجموعة الشحن محليًا أو عن طريق النظام المركزي.
2. مقدمة النظام
الإطار المنهجي
هندسة البرمجيات
تشمل الوحدات الوظيفية في بروتوكول OCPP2.0.1 بشكل أساسي وحدة نقل البيانات، ووحدة التفويض، ووحدة الأمان، ووحدة المعاملات، ووحدة قيم العدادات، ووحدة التكلفة، ووحدة الحجز، ووحدة الشحن الذكي، ووحدة التشخيص، ووحدة إدارة البرامج الثابتة، ووحدة عرض الرسائل.
رابعا. التطوير المستقبلي لـ OCPP
1. مزايا OCPP
OCPP هو بروتوكول مجاني ومفتوح، وهو أيضًا وسيلة فعالة لحل ترابط كومة الشحن الحالية، وقد تم نشره واستخدامه في العديد من البلدان حول العالم، وسيكون للربط البيني المستقبلي بين خدمات المشغل لغة للتواصل.
قبل ظهور OCPP، قامت كل شركة مصنعة لمحطات الشحن بتطوير بروتوكول خاص بها للاتصال الخلفي، وبالتالي قفل مشغلي محطات الشحن بشركة مصنعة واحدة لمحطات الشحن. الآن، مع دعم جميع الشركات المصنعة للأجهزة تقريبًا لـ OCPP، يتمتع مشغلو مراكز الشحن بحرية اختيار الأجهزة من أي بائع، مما يجعل السوق أكثر تنافسية.
وينطبق الشيء نفسه على أصحاب العقارات/الأعمال؛ عندما يشترون محطة شحن غير تابعة لـ OCPP أو يتعاقدون مع CPO غير تابع لـ OCPP، يتم تقييدهم في محطة شحن محددة ومشغل آخر للشحن. ولكن مع أجهزة الشحن المتوافقة مع OCPP، يمكن لأصحاب المنازل أن يظلوا مستقلين عن مقدمي الخدمة. يتمتع المالكون بحرية اختيار CPO أكثر تنافسية أو أفضل سعرًا أو أداءً أفضل. كما يمكنهم أيضًا توسيع شبكتهم عن طريق مزج أجهزة مختلفة لمراكز الشحن دون الحاجة إلى تفكيك التركيبات الحالية.
وبطبيعة الحال، فإن الفائدة الرئيسية للمركبات الكهربائية هي أن سائقي المركبات الكهربائية لا يحتاجون إلى الاعتماد على مشغل واحد للشحن أو مورد EV. كما هو الحال مع محطات شحن OCPP التي تم شراؤها، يمكن لسائقي المركبات الكهربائية التبديل إلى CPOs/EMPs أفضل. والفائدة الثانية، ولكنها مهمة للغاية، هي القدرة على استخدام تجوال التنقل الإلكتروني.
2، OCPP في دور شحن المركبات الكهربائية
(1) يساعد OCPP EVSE وCSMS على التواصل مع بعضهما البعض
(2) التصريح لمستخدمي المركبات الكهربائية ببدء الشحن
(3) التعديل عن بعد لتكوين الشحن، التحكم في الشحن عن بعد (بدء/إيقاف)، فتح المسدس عن بعد (معرف الموصل)
(4) حالة محطة الشحن في الوقت الفعلي (متوفرة، متوقفة، معلقة، EV/EVSE غير مصرح بها)، بيانات الشحن في الوقت الفعلي، استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي، فشل EVSE في الوقت الفعلي
(5) الشحن الذكي (تقليل حمل الشبكة)
(6) إدارة البرامج الثابتة (OTAA)
تأسست Linkpower في عام 2018، وتهدف منذ أكثر من 8 سنوات إلى توفير البحث والتطوير الجاهز لمحطات شحن AC/DC EV، بما في ذلك البرامج والأجهزة والمظهر وما إلى ذلك.
لقد انتهى بالفعل كل من الشاحن السريع AC وDC المزود ببرنامج OCPP1.6 من الاختبار مع أكثر من 100 مورد لمنصة OCPP. وفي الوقت نفسه، يمكننا تحديث OCPP1.6J إلى OCPP2.0.1 وتم تجهيز حل EVSE التجاري بوحدات IEC/ISO15118، وهي خطوة قوية نحو تحقيق الشحن ثنائي الاتجاه V2G.
وقت النشر: 21 أكتوبر 2024