این مقاله سیر تکامل پروتکل OCPP، ارتقاء از نسخه ۱.۵ به ۲.۰.۱، برجسته کردن بهبودهای امنیتی، شارژ هوشمند، توسعه ویژگی‌ها و ساده‌سازی کد در نسخه ۲.۰.۱ و همچنین نقش کلیدی آن در شارژ خودروهای الکتریکی را شرح می‌دهد.
I. معرفی پروتکل OCPP
نام کامل OCPP پروتکل نقطه شارژ باز است که یک پروتکل آزاد و باز است که توسط OCA (اتحادیه شارژ باز)، سازمانی مستقر در هلند، توسعه داده شده است. پروتکل نقطه شارژ باز (OCPP) یک طرح ارتباطی یکپارچه بین یک CS و هر سیستم مدیریت ایستگاه شارژ (CSMS) است. معماری این پروتکل از اتصال سیستم مدیریت متمرکز هر ارائه دهنده خدمات شارژ با تمام ایستگاه‌های شارژ پشتیبانی می‌کند و در درجه اول برای رفع مشکلات ارتباطی که در شبکه‌های شارژ خصوصی ایجاد می‌شود، طراحی شده است. OCPP از مدیریت ارتباط بین ایستگاه‌های شارژ و سیستم مدیریت متمرکز هر ارائه دهنده پشتیبانی می‌کند. OCPP از ارتباط بین ایستگاه‌های شارژ و سیستم مدیریت مرکزی هر ارائه دهنده پشتیبانی می‌کند. این پروتکل ماهیت بسته شبکه‌های شارژ خصوصی را که باعث ایجاد مشکلاتی برای تعداد زیادی از دارندگان خودروهای برقی و مدیران املاک شده است، تغییر می‌دهد و منجر به درخواست گسترده برای یک مدل باز در سراسر صنعت شده است.
مزایای پروتکل OCPP
باز و رایگان برای استفاده
از وابستگی به یک ارائه‌دهنده واحد (پلتفرم شارژ) جلوگیری می‌کند
زمان/تلاش یکپارچه‌سازی و مشکلات فناوری اطلاعات را کاهش می‌دهد
۱. تاریخچه OCPP
۲. معرفی نسخه OCPP
همانطور که در زیر نشان داده شده است، از OCPP1.5 تا آخرین OCPP2.0.1
از آنجا که پروتکل‌های اختصاصی زیادی در صنعت وجود دارد که نمی‌توانند از یک تجربه سرویس یکپارچه و اتصال عملیاتی بین سرویس‌های اپراتورهای مختلف پشتیبانی کنند، OCA رهبری توسعه پروتکل باز OCPP1.5 را بر عهده گرفت. SOAP به دلیل محدودیت‌های پروتکلی خود محدود است و نمی‌تواند به طور گسترده و سریع محبوبیت پیدا کند.
OCPP 1.5 از طریق پروتکل SOAP مبتنی بر پروتکل HTTP با سیستم‌های مرکزی ارتباط برقرار می‌کند تا نقاط شارژ را راه‌اندازی کند. این نرم‌افزار از عملکردهای زیر پشتیبانی می‌کند: تراکنش‌های محلی و از راه دور، از جمله اندازه‌گیری صورتحساب
(3) OCPP1.6 (SOAP/JSON)
نسخه OCPP1.6، به پیاده‌سازی فرمت JSON پیوست و گسترش شارژ هوشمند را افزایش داد. نسخه JSON از طریق ارتباط WebSocket است که می‌تواند در هر محیط شبکه‌ای برای ارسال داده‌ها به یکدیگر باشد، پرکاربردترین پروتکل‌های موجود در بازار نسخه 1.6J است که از داده‌های فرمت JSON مبتنی بر پروتکل websockets برای کاهش ترافیک داده پشتیبانی می‌کند (JSON، داده‌های JSON مبتنی بر پروتکل websockets برای کاهش ترافیک داده).
از داده‌های با فرمت JSON مبتنی بر پروتکل websockets برای کاهش ترافیک داده پشتیبانی می‌کند (JSON، JavaScript Object Representation، یک فرمت تبادل داده سبک است) و امکان عملیات در شبکه‌هایی را فراهم می‌کند که از مسیریابی بسته‌های نقطه شارژ پشتیبانی نمی‌کنند (مثلاً اینترنت عمومی). شارژ هوشمند: متعادل‌سازی بار، شارژ هوشمند متمرکز و شارژ هوشمند محلی. به نقاط شارژ اجازه می‌دهد تا اطلاعات خود را (بر اساس اطلاعات نقطه شارژ فعلی)، مانند آخرین مقدار اندازه‌گیری شده یا وضعیت نقطه شارژ، دوباره ارسال کنند.
(4) OCPP 2.0 (JSON)
OCPP 2.0 که در سال ۲۰۱۸ منتشر شد، پردازش تراکنش‌ها را بهبود می‌بخشد، امنیت را افزایش می‌دهد، مدیریت دستگاه را بهبود می‌بخشد: قابلیت شارژ هوشمند را برای توپولوژی‌هایی با سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS)، کنترل‌کننده‌های محلی و برای خودروهای برقی با شارژ هوشمند یکپارچه، ایستگاه‌های شارژ و سیستم‌های مدیریت ایستگاه شارژ اضافه می‌کند. از ISO 15118: الزامات Plug and Play و Smart Charging برای خودروهای برقی پشتیبانی می‌کند.
(5) OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 آخرین نسخه است که در سال 2020 منتشر شده است. این نسخه ویژگی‌ها و بهبودهای جدیدی مانند پشتیبانی از ISO15118 (قابلیت اتصال و اجرا)، امنیت بیشتر و عملکرد کلی بهبود یافته را ارائه می‌دهد.
۳. سازگاری نسخه OCPP
OCPP1.x با نسخه‌های پایین‌تر، OCPP1.6 با OCPP1.5 و OCPP1.5 با OCPP1.2 سازگار است.
OCPP2.0.1 با OCPP1.6 سازگار نیست، OCPP2.0.1 اگرچه برخی از محتویات OCPP1.6 را نیز دارد، اما فرمت فریم داده کاملاً با آنچه ارسال شده متفاوت بوده است.
دوم، پروتکل OCPP 2.0.1
۱. تفاوت بین OCPP 2.0.1 و OCPP 1.6
در مقایسه با نسخه‌های قبلی مانند OCPP 1.6، OCPP 2.0.1 پیشرفت‌های عمده‌ای در زمینه‌های زیر دارد:
الف. امنیت بهبود یافته
OCPP2.0.1 با معرفی اتصالات HTTPS مبتنی بر لایه سوکت‌های امن و یک طرح مدیریت گواهی جدید برای تضمین امنیت ارتباطات، از نظر امنیتی تقویت شده است.
ب. اضافه کردن ویژگی‌های جدید
OCPP2.0.1 ویژگی‌های جدید زیادی از جمله مدیریت شارژ هوشمند و گزارش و تحلیل دقیق‌تر خطا را اضافه می‌کند.
ج. طراحی انعطاف‌پذیرتر
OCPP2.0.1 به گونه‌ای طراحی شده است که انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشد تا بتواند نیازهای برنامه‌های کاربردی پیچیده‌تر و متنوع‌تر را برآورده کند.
د. ساده‌سازی کد
OCPP2.0.1 کد را ساده می‌کند و پیاده‌سازی نرم‌افزار را آسان‌تر می‌سازد.
به‌روزرسانی میان‌افزار OCPP2.0.1 امضای دیجیتال را اضافه کرد تا از دانلود ناقص میان‌افزار که منجر به عدم موفقیت در به‌روزرسانی میان‌افزار می‌شود، جلوگیری شود.
در کاربرد عملی، پروتکل OCPP2.0.1 می‌تواند برای کنترل از راه دور شارژ شمع، نظارت بر وضعیت شارژ در زمان واقعی، احراز هویت کاربر و سایر عملکردها مورد استفاده قرار گیرد که استفاده از تجهیزات شارژ، کارایی و ایمنی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. جزئیات و عملکردهای OCPP2.0.1 نسبت به نسخه 1.6 بسیار بیشتر شده است، و توسعه آن نیز دشوارتر شده است.
۲، معرفی تابع OCPP2.0.1
پروتکل OCPP 2.0.1 آخرین نسخه پروتکل OCPP است. در مقایسه با OCPP 1.6، پروتکل OCPP 2.0.1 پیشرفت‌ها و بهینه‌سازی‌های زیادی داشته است. محتوای اصلی شامل موارد زیر است:
تحویل پیام: OCP 2.0.1 انواع پیام‌های جدیدی را اضافه کرده و قالب‌های پیام‌های قدیمی‌تر را برای بهبود کارایی و عملکرد اصلاح می‌کند.
گواهی‌های دیجیتال: در OPC 2.0.1، سازوکارهای امنیتی مبتنی بر گواهی دیجیتال برای ارائه احراز هویت دستگاه و محافظت از یکپارچگی پیام معرفی شدند. این یک پیشرفت قابل توجه نسبت به سازوکارهای امنیتی OCPP1.6 است.
مدل داده: OPC 2.0.1 مدل داده را به‌روزرسانی می‌کند تا از انواع و ویژگی‌های جدید دستگاه‌ها پشتیبانی کند.
مدیریت دستگاه: OPC 2.0.1 عملکردهای جامع‌تری برای مدیریت دستگاه ارائه می‌دهد، از جمله پیکربندی دستگاه، عیب‌یابی، به‌روزرسانی نرم‌افزار و غیره.
مدل‌های اجزا: OCP 2.0.1 یک مدل اجزا انعطاف‌پذیرتر را معرفی می‌کند که می‌تواند برای توصیف دستگاه‌ها و سیستم‌های شارژ پیچیده‌تر مورد استفاده قرار گیرد. این امر به فعال شدن ویژگی‌های پیشرفته‌تری مانند V2G (خودرو به شبکه) کمک می‌کند.
شارژ هوشمند: OCPP2.0.1 پشتیبانی از شارژ هوشمند را اضافه می‌کند، برای مثال، توان شارژ را می‌توان به صورت پویا با توجه به شرایط شبکه یا نیازهای کاربر تنظیم کرد.
هویت و مجوز کاربر: OCPP2.0.1 مکانیزم‌های شناسایی و مجوز کاربر بهبود یافته‌ای را ارائه می‌دهد، از روش‌های متعدد احراز هویت کاربر پشتیبانی می‌کند و الزامات بالاتری را برای حفاظت از داده‌های کاربر مطرح می‌کند.
III. مقدمه‌ای بر تابع OCPP
۱. شارژ هوشمند
سیستم مدیریت انرژی خارجی (EMS)
OCPP 2.0.1 با معرفی یک مکانیزم اعلان که CSMS (سیستم مدیریت ایستگاه شارژ) را از محدودیت‌های خارجی مطلع می‌کند، این مشکل را برطرف می‌کند. ورودی‌های شارژ هوشمند مستقیم که از سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS) پشتیبانی می‌کنند، می‌توانند بسیاری از موقعیت‌ها را حل کنند:
وسایل نقلیه الکتریکی متصل به نقاط شارژ (طبق ISO 15118)
OCPP 2.0.1 از پروتکل به‌روزرسانی‌شده ISO 15118 برای ارتباط EVSE-to-EV پشتیبانی می‌کند. شارژ plug-and-play استاندارد ISO 15118 و شارژ هوشمند (شامل ورودی‌های EV) با استفاده از OCPP 2.0.1 آسان‌تر پیاده‌سازی می‌شوند. به اپراتورهای ایستگاه شارژ این امکان را می‌دهد که (از CSMS) پیام‌هایی در مورد ایستگاه‌های شارژ برای نمایش به رانندگان EV ارسال کنند.
کاربردهای شارژ هوشمند:
(1) متعادل‌کننده بار
متعادل‌کننده بار عمدتاً بار داخلی ایستگاه شارژ را هدف قرار می‌دهد. ایستگاه شارژ، توان شارژ هر پست شارژ را طبق پیکربندی از پیش تعیین‌شده کنترل می‌کند. ایستگاه شارژ با یک مقدار محدود ثابت، مانند حداکثر جریان خروجی، پیکربندی می‌شود. علاوه بر این، این پیکربندی شامل گزینه‌های اختیاری برای بهینه‌سازی توزیع توان ایستگاه‌های شارژ به ایستگاه‌های شارژ مجزا نیز می‌شود. این پیکربندی به ایستگاه شارژ می‌گوید که نرخ‌های شارژ کمتر از این مقدار پیکربندی نامعتبر هستند و باید استراتژی‌های شارژ دیگری انتخاب شوند.
(2) شارژ هوشمند مرکزی
شارژ هوشمند مرکزی فرض می‌کند که محدودیت‌های شارژ توسط یک سیستم مرکزی کنترل می‌شود، که پس از دریافت اطلاعات پیش‌بینی اپراتور شبکه در مورد ظرفیت شبکه، بخشی یا تمام برنامه شارژ را محاسبه می‌کند و سیستم مرکزی با پاسخ به پیام‌ها، محدودیت‌های شارژ را بر روی ایستگاه‌های شارژ اعمال کرده و محدودیت‌های شارژ را تعیین می‌کند.
(3) شارژ هوشمند محلی
شارژ هوشمند محلی توسط یک کنترل‌کننده محلی تحقق می‌یابد که معادل یک عامل پروتکل OCPP است و مسئول دریافت پیام‌ها از سیستم مرکزی و کنترل رفتار شارژ سایر ایستگاه‌های شارژ در گروه می‌باشد. خود کنترل‌کننده می‌تواند به ایستگاه‌های شارژ مجهز باشد یا نباشد. در حالت شارژ هوشمند محلی، کنترل‌کننده محلی توان شارژ ایستگاه شارژ را محدود می‌کند. در طول شارژ، مقدار حد مجاز قابل تغییر است. مقدار حد مجاز گروه شارژ را می‌توان به صورت محلی یا توسط سیستم مرکزی پیکربندی کرد.
۲. معرفی سیستم
چارچوب سیستماتیک
معماری نرم‌افزار
ماژول‌های عملکردی در پروتکل OCPP2.0.1 عمدتاً شامل ماژول انتقال داده، ماژول مجوز، ماژول امنیت، ماژول تراکنش‌ها، ماژول مقادیر اندازه‌گیری، ماژول هزینه، ماژول رزرو، ماژول شارژ هوشمند، ماژول تشخیص عیب، ماژول مدیریت میان‌افزار و ماژول نمایش پیام هستند.
IV. توسعه آینده OCPP
۱. مزایای OCPP
OCPP یک پروتکل آزاد و متن‌باز است و همچنین روشی مؤثر برای حل مشکل اتصال داخلی شمع‌های شارژ فعلی است و در بسیاری از کشورهای جهان رواج یافته و مورد استفاده قرار گرفته است، اتصال داخلی آینده بین سرویس‌های اپراتورها زبانی برای برقراری ارتباط خواهد داشت.
قبل از ظهور OCPP، هر تولیدکننده ایستگاه شارژ، پروتکل اختصاصی خود را برای اتصال back-end توسعه می‌داد، بنابراین اپراتورهای ایستگاه شارژ به یک تولیدکننده ایستگاه شارژ واحد وابسته بودند. اکنون، با پشتیبانی تقریباً همه تولیدکنندگان سخت‌افزار از OCPP، اپراتورهای ایستگاه شارژ می‌توانند سخت‌افزار را از هر فروشنده‌ای انتخاب کنند و این امر بازار را رقابتی‌تر می‌کند.
همین امر در مورد صاحبان املاک/کسب و کارها نیز صادق است؛ وقتی آنها یک ایستگاه شارژ غیر OCPP خریداری می‌کنند یا با یک CPO غیر OCPP قرارداد می‌بندند، به یک ایستگاه شارژ و اپراتور ایستگاه شارژ خاص وابسته می‌شوند. اما با سخت‌افزار شارژ سازگار با OCPP، صاحبان خانه می‌توانند مستقل از ارائه‌دهندگان خود باقی بمانند. مالکان آزاد هستند که یک CPO رقابتی‌تر، با قیمت بهتر یا با عملکرد بهتر را انتخاب کنند. همچنین، آنها می‌توانند شبکه خود را با ترکیب سخت‌افزارهای ایستگاه شارژ مختلف بدون نیاز به برچیدن تأسیسات موجود، گسترش دهند.
البته، مزیت اصلی خودروهای برقی این است که رانندگان خودروهای برقی نیازی به تکیه بر یک اپراتور ایستگاه شارژ یا تأمین‌کننده خودروهای برقی ندارند. همانند ایستگاه‌های شارژ OCPP خریداری‌شده، رانندگان خودروهای برقی می‌توانند به CPOها/EMPهای بهتری روی آورند. مزیت دوم، اما بسیار مهم، امکان استفاده از رومینگ حمل‌ونقل الکترونیکی است.
۲، OCPP در نقش شارژ خودروهای الکتریکی
(1) OCPP به EVSE و CSMS کمک می‌کند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند
(2) مجوز شروع شارژ به کاربران خودروهای برقی
(3) تغییر از راه دور پیکربندی شارژ، کنترل شارژ از راه دور (شروع/توقف)، تفنگ باز کردن قفل از راه دور (شناسه کانکتور)
(4) وضعیت لحظه‌ای ایستگاه شارژ (موجود، متوقف، معلق، EV/EVSE غیرمجاز)، داده‌های شارژ لحظه‌ای، مصرف برق لحظه‌ای، خرابی EVSE لحظه‌ای
(5) شارژ هوشمند (کاهش بار شبکه)
(6) مدیریت سیستم عامل (OTAA)
لینک‌پاور در سال ۲۰۱۸ تأسیس شد و بیش از ۸ سال است که با هدف ارائه تحقیق و توسعه‌ی آماده برای ایستگاه‌های شارژ AC/DC خودروهای برقی، از جمله نرم‌افزار، سخت‌افزار، ظاهر و غیره، فعالیت می‌کند.
هر دو شارژر سریع AC و DC با نرم‌افزار OCPP1.6 قبلاً آزمایش‌های خود را با بیش از ۱۰۰ تأمین‌کننده پلتفرم OCPP به پایان رسانده‌اند. همزمان، ما توانستیم OCPP1.6J را به OCPP2.0.1 به‌روزرسانی کنیم و راه‌حل تجاری EVSE به ماژول‌های IEC/ISO15118 مجهز شده است که گامی محکم به سوی تحقق شارژ دو جهته V2G است.
زمان ارسال: ۲۱ اکتبر ۲۰۲۴