1.Introduzione al Protocollo OCPP
Open Charge Point Protocol (OCPP), sviluppato dalla Open Charge Alliance (OCA) con sede nei Paesi Bassi, è un protocollo disponibile gratuitamente progettato per la comunicazione standardizzata tra stazioni di ricarica (CS) e qualsiasi sistema di gestione dei punti di ricarica (CPMS). Questa architettura di protocollo facilita la gestione continua della comunicazione tra i sistemi di gestione centrale di qualsiasi fornitore di servizi di ricarica e tutti i punti di ricarica, affrontando principalmente le varie sfide derivanti dalla comunicazione tra reti di ricarica private. L'OCPP consente una gestione continua della comunicazione tra le stazioni di ricarica e i sistemi di gestione centrale di diversi fornitori. Negli ultimi anni, la natura chiusa delle reti di ricarica private ha causato notevole frustrazione a numerosi proprietari di veicoli elettrici e gestori di proprietà, spingendo diffuse richieste per un modello aperto all’interno del settore. I vantaggi del protocollo OCPP includono l'utilizzo aperto e gratuito, la prevenzione del vincolo del fornitore (piattaforma di addebito), la riduzione dei tempi di integrazione/carico di lavoro e i problemi IT.
A.Introduzione allo sviluppo delle versioni OCPP
Nel 2009, la società olandese ElaadNL ha avviato la formazione della Open Charge Alliance (OCA), principalmente responsabile dell'avanzamento dell'Open Charge Point Protocol (OCPP) e dell'Open Smart Charging Protocol (OSCP). Questi protocolli sono ora di proprietà di OCA. L'OCPP può supportare tutti i tipi di tecnologie di ricarica.
B.Introduzione alle versioni OCPP
Evoluzione della versione OCPP: da OCPP 1.5 all'ultimo OCPP 2.0.1
(1)OCPP1.2(SOAP)
(2)OCPP1.5(SOAP)
A causa dell’esistenza di numerosi protocolli proprietari nel settore, che ostacolano l’esperienza di servizio unificata e l’interoperabilità tra diversi operatori, la Open Charge Alliance (OCA) ha preso l’iniziativa nello sviluppo del protocollo aperto OCPP 1.5. SOAP, vincolato dalle limitazioni del suo protocollo, non poteva essere promosso rapidamente su larga scala. OCPP 1.5 comunica con i sistemi centrali utilizzando il protocollo SOAP basato sul protocollo HTTP, consentendo il funzionamento dei punti di ricarica. Supporta funzionalità come l'avvio di transazioni locali e remote, inclusa la misurazione per la fatturazione.
OCPP 1.6 (SOAP/JSON) ha introdotto l'implementazione del formato JSON insieme a SOAP, migliorando l'estensibilità per la ricarica intelligente. La versione JSON comunica tramite WebSocket, consentendo lo scambio di dati in qualsiasi ambiente di rete. La versione più utilizzata sul mercato è la versione 1.6J, che supporta i dati in formato JSON su WebSocket per ridurre il traffico dati e consentire il funzionamento su reti senza supporto per l'instradamento dei pacchetti (ad esempio, Internet pubblica). Le funzionalità di ricarica intelligente includono il bilanciamento del carico, l'intelligenza centrale e locale e la ritrasmissione delle informazioni sui punti di ricarica (basate sulle informazioni attuali del punto di ricarica), come il valore di misurazione finale o lo stato del punto di ricarica.
OCPP 2.0 (JSON), rilasciato nel 2018, ha migliorato l'elaborazione delle transazioni, ha potenziato la sicurezza e ha introdotto funzionalità di gestione dei dispositivi. Ha ampliato le capacità di ricarica intelligente per sistemi di gestione dell'energia (EMS), controller locali e topologie per l'integrazione di veicoli elettrici con ricarica intelligente, stazioni di ricarica e sistemi di gestione. OCPP 2.0 supporta anche ISO 15118 per i requisiti plug-and-play e di ricarica intelligente per i veicoli elettrici.
OCPP 2.0.1 (JSON) è la versione più recente, rilasciata nel 2020. Fornisce nuove funzionalità e miglioramenti, come il supporto ISO 15118 per plug-and-play, maggiore sicurezza e miglioramenti completi delle prestazioni.
Compatibilità versione C.OCPP
OCPP 1.x è compatibile con le versioni precedenti. OCPP 1.6 è compatibile con OCPP 1.5 e OCPP 1.5 è compatibile con OCPP 1.2.
OCPP 2.0.1 non è compatibile con OCPP 1.6. Sebbene alcuni contenuti in OCPP 2.0.1 possano esistere in OCPP 1.6, il formato dei frame di dati trasmessi è completamente diverso.
2.Il protocollo OCPP 2.0.1
R.Rispetto alle versioni precedenti come OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 apporta miglioramenti significativi in diversi aspetti:
Sicurezza avanzata: OCPP 2.0.1 rafforza la sicurezza introducendo connessioni HTTPS basate su Secure Socket Layer (SSL) e un nuovo schema di gestione dei certificati per garantire comunicazioni sicure.
Aggiunta di nuove funzionalità: OCPP 2.0.1 introduce molte nuove funzionalità, tra cui la gestione intelligente della ricarica e una segnalazione e un'analisi dei guasti più dettagliate.
Design più flessibile: il design di OCPP 2.0.1 è più flessibile e soddisfa requisiti applicativi complessi e diversificati.
Codice semplificato: OCPP 2.0.1 semplifica il codice, facilitando l'implementazione del software.
In OCPP 2.0.1, gli aggiornamenti del firmware includono firme digitali per impedire download incompleti del firmware, evitando così errori di aggiornamento del firmware.
Nelle applicazioni pratiche, il protocollo OCPP 2.0.1 può essere utilizzato per il controllo remoto delle stazioni di ricarica, il monitoraggio in tempo reale dello stato di ricarica, l'autenticazione dell'utente e altre funzioni, migliorando significativamente l'efficienza e la sicurezza delle apparecchiature di ricarica . OCPP 2.0.1 offre maggiori dettagli e funzionalità rispetto alla versione 1.6, anche se con una maggiore complessità di sviluppo.
B.Introduzione a OCPP 2.0.1 Funzionalità
Il protocollo OCPP 2.0.1 è l'ultima versione del protocollo OCPP, che ha apportato miglioramenti e ottimizzazioni significativi rispetto a OCPP 1.6. I principali miglioramenti includono:
Trasmissione dei messaggi: OCPP 2.0.1 introduce nuovi tipi di messaggi e modifica alcuni vecchi formati di messaggi per migliorare l'efficienza e le prestazioni.
Certificati digitali: OCPP 2.0.1 introduce un meccanismo di sicurezza basato su certificati digitali, fornendo un'autenticazione rafforzata del dispositivo e una protezione dell'integrità dei messaggi. Si tratta di un miglioramento significativo rispetto al meccanismo di sicurezza di OCPP 1.6.
Modello dati: OCPP 2.0.1 aggiorna il modello dati, aggiungendo il supporto per nuovi tipi di dispositivi e funzionalità.
Gestione dei dispositivi: OCPP 2.0.1 fornisce funzioni di gestione dei dispositivi più complete, tra cui configurazione del dispositivo, diagnosi dei guasti, aggiornamenti software, ecc.
Modello dei componenti: OCPP 2.0.1 introduce un modello dei componenti più flessibile, che può essere utilizzato per descrivere dispositivi e sistemi di ricarica più complessi. Ciò aiuta a implementare funzionalità avanzate come Vehicle to Grid (V2G).
Ricarica intelligente: OCPP 2.0.1 aggiunge il supporto per la ricarica intelligente, consentendo la regolazione dinamica della potenza di ricarica in base alle condizioni della rete o alle richieste degli utenti.
Identità e autorizzazione dell'utente: OCPP 2.0.1 fornisce un meccanismo di riconoscimento e autorizzazione dell'identità dell'utente più completo, supporta più metodi di autenticazione dell'utente e impone requisiti più elevati sulla protezione dei dati degli utenti.
3.Introduzione alla funzionalità OCPP
A.Ricarica intelligente
Il sistema di gestione dell'energia esterna (EMS) e l'OCPP 2.0.1 sono progettati per affrontare il problema dei vincoli esterni sui sistemi di gestione delle stazioni di ricarica (CSMS). Il meccanismo di notifica introdotto nell'OCPP 2.0.1 informa il CSMS di eventuali limitazioni esterne. Gli input diretti di ricarica intelligente da un EMS possono gestire vari scenari, come:
Veicoli elettrici (EV) collegati ai punti di ricarica tramite ISO 15118
OCPP 2.0.1 supporta ISO 15118, un protocollo aggiornato per la comunicazione da EVSE a EV. Le funzionalità plug-and-charge e ricarica intelligente dello standard ISO 15118, compresi gli input dei veicoli elettrici, sono più facili da implementare con OCPP 2.0.1. Ciò consente agli operatori delle stazioni di ricarica di inviare messaggi sulla stazione di ricarica dal CSMS da visualizzare ai conducenti di veicoli elettrici.
Gli scopi di ricarica intelligente includono:
Bilancio del caricoIl bilanciamento del carico affronta principalmente il carico interno di una stazione di ricarica. La stazione controlla la potenza di ricarica di ciascuna pila di ricarica in base alle impostazioni preconfigurate. Per la stazione è impostato un valore limite fisso, ad es. la corrente di uscita massima. Inoltre, la configurazione include opzioni opzionali per ottimizzare la distribuzione dell'energia tra le pile di ricarica. Questa configurazione indica che tariffe di addebito inferiori a questo valore sono inefficaci e che dovrebbero essere scelte altre strategie di addebito.
Ricarica intelligente centraleLa ricarica intelligente centrale presuppone che i limiti di ricarica siano controllati da un sistema centrale. Dopo aver ricevuto le previsioni sulla capacità della rete dal gestore della rete, il sistema centrale calcola parte o tutti i piani di tariffazione. Impone restrizioni di addebito sulle pile di addebito rispondendo ai messaggi per impostare tali limiti.
Ricarica intelligente localeLa ricarica intelligente locale viene implementata tramite un controller locale, che funge da proxy del protocollo OCPP. Riceve messaggi dal sistema centrale e controlla il comportamento di ricarica delle altre stazioni del gruppo. Il controllore locale può essere dotato di pile di ricarica o scegliere di non esserlo. Nella modalità di ricarica intelligente locale, il controller locale impone limiti alla potenza di ricarica della stazione. Questi limiti possono essere modificati durante il processo di ricarica e i valori limite del gruppo possono essere configurati localmente o dal sistema centrale.
B: Introduzione al sistema
I moduli funzionali del protocollo OCPP2.0.1 includono principalmente:
Modulo di trasferimento dati
Modulo di autorizzazione
Modulo di sicurezza
Modulo Transazioni
Modulo di misurazione
Modulo Costi
Modulo di prenotazione
Modulo di ricarica intelligente
Modulo diagnostico
Modulo di gestione del firmware
Visualizza il modulo messaggi
4.Sviluppo futuro dell'OCPP
A.Vantaggi dell'OCPPL'Open Charge Point Protocol (OCPP) è un protocollo libero e aperto, che costituisce una soluzione efficace per l'interoperabilità delle stazioni di ricarica. È stato promosso e utilizzato in molti paesi in tutto il mondo. Sebbene la Cina non abbia ancora formato un protocollo unificato, l’utilizzo dell’OCPP come base potrebbe facilitare in futuro la comunicazione tra i servizi degli operatori. Con lo sviluppo dell'industria cinese dei nuovi veicoli energetici, l'adeguamento e l'unificazione delle strutture di ricarica sono imminenti. Occorre ancora tempo per verificare se i dipartimenti o gli operatori nazionali adotteranno il protocollo OCPP.
Prima dell’avvento dell’OCPP, ciascun produttore di pile di ricarica sviluppava il proprio protocollo proprietario per le connessioni backend, vincolando gli operatori delle pile di ricarica ai singoli produttori. Ora, poiché quasi tutti i produttori di hardware supportano l’OCPP, gli operatori delle pile di ricarica sono liberi di scegliere l’hardware da qualsiasi fornitore, rendendo il mercato più competitivo.
Lo stesso vale per i proprietari di immobili/imprese; quando acquistano stazioni di ricarica non OCPP o firmano contratti con CPO non OCPP, sono vincolati a stazioni di ricarica e operatori specifici. Tuttavia, con l’hardware di ricarica conforme a OCPP, i proprietari possono rimanere indipendenti dai fornitori. Possono scegliere liberamente i CPO più competitivi, convenienti o ricchi di funzionalità. Possono anche espandere la propria rete mescolando diversi hardware di ricarica senza dover rimuovere i dispositivi esistenti.
Uno dei principali vantaggi per i conducenti di veicoli elettrici è che non hanno bisogno di fare affidamento su un unico operatore di pile di ricarica o fornitore di veicoli elettrici. Analogamente all’acquisto di stazioni di ricarica OCPP, i conducenti di veicoli elettrici possono passare a CPO/EMP migliori. Un secondo vantaggio, ma molto importante, è la possibilità di utilizzare il roaming della mobilità elettrica. L'OCPP e un altro protocollo aperto, l'OCPI, rendono possibile l'e-roaming. L'E-Roaming fornisce ai conducenti di veicoli elettrici l'accesso a tutte le infrastrutture di ricarica disponibili con un solo abbonamento o contratto con un fornitore di servizi E-Mobility.
B.Differenze tra OCPP e protocolli nazionaliAttualmente, la maggior parte dei produttori e degli operatori di apparecchiature di ricarica domestiche, come State Grid, Southern Power Grid, Teld e Aulton, adottano il protocollo 104 come protocollo di base e lo modificano in una certa misura.
Il protocollo 104, basato su TCP/IP, è un protocollo di comunicazione binario noto per le dimensioni ridotte dei dati ma per la scarsa leggibilità e la mancanza di estensibilità. I suoi svantaggi includono la gestione delle informazioni sull'account utente e delle prenotazioni, le informazioni BMS lato veicolo e l'autenticazione della batteria, nonché le informazioni sullo stato in tempo reale dei parcheggi. Ad esempio, sarebbe difficile per una società di noleggio in multiproprietà ottimizzare profondamente l'esperienza dell'utente attraverso la trasmissione di informazioni rilevanti tramite la pila di ricarica; allo stesso modo, è difficile per le pile di ricarica informare tempestivamente i proprietari di auto sullo stato della batteria a causa della scarsa estensibilità.
Pertanto, a causa di questi svantaggi, alcuni produttori hanno apportato alcune modifiche durante l'implementazione per soddisfare parzialmente gli scenari non soddisfatti sopra menzionati. Ciò ha portato a variazioni nei dettagli dell'implementazione di ciascun produttore, rendendolo essenzialmente un protocollo semi-privato quando si interfaccia esternamente, con conseguenti costi di integrazione personalizzati significativi.
È stato riferito che il protocollo 104 comprende due parti: formato dei dati aziendali e gestione della rete. Attualmente la maggior parte dei produttori non utilizza i relativi comandi per la gestione della rete durante l'implementazione. In precedenza, poiché la maggior parte delle stazioni di ricarica dedicate a funzionamento rapido venivano costruite nelle aree urbane e sul terreno, i problemi di connessione wireless non erano gravi. Tuttavia, con lo sviluppo delle autovetture private e la costruzione di strutture di ricarica basate sulla ristrutturazione dei parcheggi, la complessità dei punti di ricarica può portare a collegamenti inaffidabili. In questi casi, la mancanza di un metodo per gestire i segnali di rete deboli ha rivelato numerosi problemi.
C. Il ruolo dell'OCPP nella ricarica dei veicoli elettrici comprende:
L'OCPP facilita la comunicazionetra EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) e CSMS (Charging Station Management System).
Autorizzazioneconsentire agli utenti di veicoli elettrici di avviare la ricarica.
Modifica remotadelle configurazioni di ricarica, controllo remoto della ricarica (avvio/arresto) e sblocco remoto della pistola di ricarica (ID connettore).
Stato in tempo realedella stazione di ricarica (disponibile, ferma, sospesa, EV/EVSE non autorizzato), dati di ricarica in tempo reale, consumo energetico in tempo reale e guasti EVSE in tempo reale.
Ricarica intelligenteper ridurre il carico sulla rete elettrica.
Gestione del firmware(Autorizzazione via etere).
Queste funzioni aiutano a migliorare l’efficienza e l’esperienza dell’utente dell’infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici.