A evolução do OCPP: da versão 1.6 à 2.0.1 e além no carregamento de veículos elétricos.
Índice
I. Introdução ao Protocolo de Ponto de Carregamento Aberto
OProtocolo de Ponto de Carregamento Aberto (OCPP)Serve como padrão global para comunicação entre Equipamentos de Fornecimento de Energia para Veículos Elétricos (EVSE) e Sistemas de Gerenciamento de Estações de Recarga (CSMS). Desenvolvido porAliança de Cobrança Aberta (OCA)Este protocolo é reconhecido como o padrão de facto na indústria de veículos elétricos (precursor do IEC 63110). Ele elimina a dependência de sistemas proprietários, garantindo que o hardware de diferentes fabricantes possa interoperar perfeitamente com diversos sistemas de back-end.
Nota da Autoridade: Este artigo faz referência às normas oficiais estabelecidas nos documentos técnicos da OCA e nas especificações IEC/ISO.
1. Histórico do OCPP
2. Introdução à versão OCPP
Conforme mostrado abaixo, do OCPP 1.5 ao mais recente OCPP 2.0.1
Devido à grande quantidade de protocolos proprietários no setor, que dificultam a oferta de uma experiência de serviço unificada e a interconexão operacional entre diferentes serviços de operadoras, a OCA assumiu a liderança no desenvolvimento do protocolo aberto OCPP1.5. O SOAP, por sua vez, é limitado por suas próprias restrições de protocolo e não pode ser amplamente e rapidamente popularizado.
O OCPP 1.5 comunica-se com sistemas centrais através do protocolo SOAP, baseado no protocolo HTTP, para operar pontos de carregamento. Ele suporta as seguintes funções: transações iniciadas localmente e remotamente, incluindo a medição e a emissão de faturas.
O salto de 1,6J para 2,0J.
Embora versões anteriores, como o OCPP 1.5, dependessem do complexo protocolo SOAP,OCPP 1.6Jrevolucionou o setor ao introduzir o JSON sobre WebSockets. Isso permitiu a comunicação full-duplex e reduziu significativamente o tráfego de dados, tornando-o o padrão atual do mercado. No entanto, o lançamento deOCPP 2.0.1(A correção dos erros da versão 2.0) marca uma mudança de paradigma. Ao contrário da versão 1.6J, o OCPP 2.0.1 não é compatível com versões anteriores devido a mudanças fundamentais em sua estrutura de dados, projetada para suportar sistemas complexos de gerenciamento de energia (EMS) e padrões de segurança rigorosos.
Introdução à versão II.OCPP
Conforme mostrado abaixo, do OCPP 1.5 ao mais recente OCPP 2.0.1
Devido à grande quantidade de protocolos proprietários no setor, que dificultam a oferta de uma experiência de serviço unificada e a interconexão operacional entre diferentes serviços de operadoras, a OCA assumiu a liderança no desenvolvimento do protocolo aberto OCPP1.5. O SOAP, por sua vez, é limitado por suas próprias restrições de protocolo e não pode ser amplamente e rapidamente popularizado.
O OCPP 1.5 comunica-se com sistemas centrais através do protocolo SOAP, baseado no protocolo HTTP, para operar pontos de carregamento. Ele suporta as seguintes funções: transações iniciadas localmente e remotamente, incluindo a medição e a emissão de faturas.
OCPP 1.6J (JSON sobre WebSockets)
Embora a versão SOAP mais antiga esteja obsoleta,OCPP 1.6JContinua sendo a versão mais amplamente utilizada. Ela utilizaJSON sobre WebSockets (WSS), que permite comunicação full-duplex. Ao contrário do SOAP baseado em HTTP, o WSS permite que o servidor (CSMS) inicie comandos (comoTransação de início remoto) ao carregador mesmo quando o carregador está atrás de um firewall NAT.
OCPP 2.0 (JSON)
O OCPP 2.0, lançado em 2018, aprimora o processamento de transações, aumenta a segurança e o gerenciamento de dispositivos: adiciona funcionalidade de carregamento inteligente para topologias com sistemas de gerenciamento de energia (EMS), controladores locais e para veículos elétricos com carregamento inteligente integrado, estações de carregamento e sistemas de gerenciamento de estações de carregamento. SuportaISO 15118Requisitos de "plug and play" e carregamento inteligente para veículos elétricos.
OCPP 2.0.1 (JSON)
O OCPP 2.0.1 é a versão mais recente, lançada em 2020. Ele oferece novos recursos e melhorias, como suporte para ISO15118 (Plug and Play), segurança aprimorada e desempenho geral melhorado.
Compatibilidade de versões do OCPP
OCPP 1.x é compatível com versões anteriores, OCPP 1.6 é compatível com OCPP 1.5 e OCPP 1.5 é compatível com OCPP 1.2.
O OCPP 2.0.1 não é compatível com o OCPP 1.6. Embora o OCPP 2.0.1 possua alguns elementos do OCPP 1.6, o formato do quadro de dados é completamente diferente.
Protocolo OCPP 2.0.1
1. Diferença entre OCPP 2.0.1 e OCPP 1.6
Comparado com versões anteriores, como o OCPP 1.6, o OCPP 2.0.1 apresenta melhorias significativas nas seguintes áreas:
a. Segurança aprimorada
OCPP 2.0.1: A reformulação da segurança e do gerenciamento de dispositivos
O OCPP 2.0.1 não é compatível com versões anteriores, como a 1.6J, devido a uma reestruturação completa do modelo de dados. Sua melhoria mais crítica é a introdução de três funcionalidades obrigatórias.Perfis de segurança:
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Perfil de segurança 1:TLS com autenticação básica (senha).
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Perfil de segurança 2:TLS com certificados do lado do cliente (maior segurança).
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Perfil de segurança 3:TLS com suporte a certificados do lado do cliente e módulo de segurança de hardware (HSM).
Além disso, substitui o limitadoBatimento cardíacomecanismo com abrangênciaModelo do dispositivoIsso utiliza um padrãoComponenteeVariávelEstrutura para monitorar tudo, desde a velocidade da ventoinha até a temperatura interna, melhorando significativamente o diagnóstico remoto.
b. Adicionando novas funcionalidades
O OCPP2.0.1 adiciona muitos novos recursos, incluindo gerenciamento inteligente de carregamento e relatórios e análises de falhas mais detalhados.
c. Design mais flexível
O OCPP 2.0.1 foi projetado para ser mais flexível e atender às necessidades de aplicações mais complexas e diversas.
d. Simplificação do código
O OCPP 2.0.1 simplifica o código, facilitando a implementação do software.
A atualização de firmware OCPP 2.0.1 adicionou assinatura digital para evitar que o download do firmware esteja incompleto, o que resultaria em falha na atualização.
Na prática, o protocolo OCPP 2.0.1 pode ser usado para realizar o controle remoto de estações de carregamento, monitoramento em tempo real do status de carregamento, autenticação de usuários e outras funções, o que melhora significativamente o uso, a eficiência e a segurança dos equipamentos de carregamento. O OCPP 2.0.1 apresenta muitos detalhes e funções em comparação com a versão 1.6, o que também aumentou a dificuldade de desenvolvimento.
2. Introdução às funções do OCPP 2.0.1
O protocolo OCPP 2.0.1 é a versão mais recente do protocolo OCPP. Comparado com o OCPP 1.6, o protocolo OCPP 2.0.1 apresenta diversas melhorias e otimizações. Os principais aspectos incluem:
•Entrega de mensagens:O OCP 2.0.1 adiciona novos tipos de mensagens e modifica formatos de mensagens mais antigos para melhorar a eficiência e o desempenho.
•Certificados digitais:No OCPP 2.0.1, foram introduzidos mecanismos de segurança baseados em certificados digitais para fornecer autenticação de dispositivo reforçada e proteção da integridade das mensagens. Isso representa uma melhoria significativa em relação aos mecanismos de segurança do OCPP 1.6.
• Modelo de dados:O OCPP 2.0.1 atualiza o modelo de dados para incluir suporte a novos tipos de dispositivos e recursos.
•Gerenciamento de dispositivos:O OCPP 2.0.1 oferece funções de gerenciamento de dispositivos mais abrangentes, incluindo configuração de dispositivos, solução de problemas, atualizações de software, etc.
• Modelos de componentes:O OCPP 2.0.1 introduz um modelo de componentes mais flexível que pode ser usado para descrever dispositivos e sistemas de carregamento mais complexos. Isso ajuda a viabilizar recursos mais avançados, como:V2G (Veículo para Rede).
• Carregamento inteligente:Carregamento Inteligente Avançado e Integração com ISO 15118: A diferença entre 1,6 J e 2,0 J no carregamento inteligente é significativa. Enquanto 1,6 J se baseia em carregamento básico.Perfis de cobrançaO OCPP 2.0.1 oferece suporte nativo a ele.ISO 15118por meio de um mecanismo de passagem.
Isso permitePlug & Charge (PnC)O EVSE funciona como um gateway, permitindo que o veículo elétrico troque certificados digitais diretamente com o sistema para autenticação automática. Não são necessários cartões RFID nem aplicativos. Isso também prepara o terreno para...V2G (Veículo para Rede), permitindo a gestão bidirecional do fluxo de energia com base na frequência e capacidade da rede.
•Identidade e autorização do usuário:O OCPP 2.0.1 oferece mecanismos aprimorados de identificação e autorização de usuários, suporta múltiplos métodos de autenticação de usuários e estabelece requisitos mais rigorosos para a proteção de dados do usuário.
III. Introdução à função OCPP
1. Carregamento inteligente
Sistema externo de gestão de energia (EMS)
O OCPP 2.0.1 resolve esse problema introduzindo um mecanismo de notificação que informa o CSMS (Sistema de Gerenciamento de Estações de Carregamento) sobre restrições externas. Entradas diretas de carregamento inteligente que suportam sistemas de gerenciamento de energia (EMS) podem solucionar diversas situações:
Veículos elétricos conectados a pontos de carregamento (segundo a norma ISO 15118)
O OCPP 2.0.1 suporta o protocolo atualizado ISO 15118 para comunicação entre EVSE e VE. O carregamento plug-and-play e o carregamento inteligente (incluindo entradas de VEs) padrão ISO 15118 são mais fáceis de implementar usando o OCPP 2.0.1. Permite que os operadores de estações de carregamento enviem mensagens (a partir do CSMS) sobre as estações de carregamento para exibição aos condutores de VEs.
Usos do carregamento inteligente:
(1) Balanceador de Carga
O balanceador de carga visa principalmente a carga interna da estação de carregamento. A estação controlará a potência de carregamento de cada ponto de recarga de acordo com a pré-configuração. A configuração da estação de carregamento inclui um valor limite fixo, como a corrente máxima de saída. Além disso, a configuração também inclui opções para otimizar a distribuição de energia entre as estações de carregamento. Essa configuração indica à estação que taxas de carregamento abaixo do valor definido são inválidas e que outras estratégias de carregamento devem ser selecionadas.
(2) Carregamento inteligente central
O carregamento inteligente centralizado pressupõe que os limites de carregamento sejam controlados por um sistema central, que calcula parte ou a totalidade do cronograma de carregamento após receber as informações de previsão do operador da rede sobre a capacidade da rede. O sistema central imporá limites de carregamento às estações de carregamento e definirá esses limites respondendo a mensagens.
(3) Carregamento inteligente local
O carregamento inteligente local é realizado por um controlador local, equivalente a um agente do protocolo OCPP, responsável por receber mensagens do sistema central e controlar o comportamento de carregamento de outras estações de carregamento no grupo. O próprio controlador pode ou não estar equipado com estações de carregamento. No modo de carregamento inteligente local, o controlador local limita a potência de carregamento da estação. Durante o carregamento, o valor limite pode ser modificado. O valor limite do grupo de carregamento pode ser configurado localmente ou pelo sistema central.
2. Introdução ao Sistema
estrutura sistemática
Arquitetura de software
Os módulos funcionais do protocolo OCPP 2.0.1 incluem principalmente o módulo de Transferência de Dados, o módulo de Autorização, o módulo de Segurança, o módulo de Transações, o módulo de Valores do Medidor, o módulo de Custo, o módulo de Reserva, o módulo de Carregamento Inteligente, o módulo de Diagnóstico, o módulo de Gerenciamento de Firmware e o módulo de Exibição de Mensagens.
IV. Desenvolvimento futuro do OCPP
1. Vantagens do OCPP
O OCPP é um protocolo livre e aberto, sendo também uma forma eficaz de resolver a interconexão dos atuais pontos de recarga. Popularizou-se e tem sido utilizado em muitos países ao redor do mundo, e no futuro haverá uma linguagem comum para a comunicação entre os serviços das operadoras.
Antes do surgimento do OCPP, cada fabricante de pontos de recarga desenvolvia seu próprio protocolo proprietário para conectividade de back-end, o que prendia os operadores de pontos de recarga a um único fabricante. Agora, com praticamente todos os fabricantes de hardware oferecendo suporte ao OCPP, os operadores de pontos de recarga têm a liberdade de escolher hardware de qualquer fornecedor, tornando o mercado mais competitivo.
O mesmo se aplica a proprietários de imóveis/empresas; ao adquirirem uma estação de carregamento não compatível com o OCPP ou ao contratarem um operador de ponto de carregamento (CPO) também não compatível, ficam vinculados a uma estação e a um operador de ponto de carregamento específicos. No entanto, com equipamentos de carregamento compatíveis com o OCPP, os proprietários podem manter sua independência em relação aos fornecedores. Eles têm a liberdade de escolher um CPO mais competitivo, com melhor preço ou com melhor desempenho. Além disso, podem expandir sua rede combinando diferentes equipamentos de ponto de carregamento sem precisar desmontar as instalações existentes.
É claro que a principal vantagem dos veículos elétricos é que os condutores não precisam depender de um único operador de posto de carregamento ou fornecedor de veículos elétricos. Tal como acontece com as estações de carregamento OCPP adquiridas, os condutores de veículos elétricos podem optar por operadores CPO/EMP mais eficientes. Uma segunda vantagem, mas muito importante, é a possibilidade de utilizar o roaming de mobilidade elétrica.
2. OCPP no papel do carregamento de veículos elétricos
(1) O OCPP ajuda o EVSE e o CSMS a comunicarem entre si.
(2) Autorização para que os utilizadores de veículos elétricos iniciem o carregamento
(3) Modificação remota da configuração de carregamento, controle remoto de carregamento (iniciar/parar), pistola de desbloqueio remoto (ID do conector)
(4) Estado em tempo real da estação de carregamento (disponível, parada, suspensa, VE/EVSE não autorizado), dados de carregamento em tempo real, consumo de energia em tempo real, falha do EVSE em tempo real
(5) Carregamento inteligente (redução da carga da rede)
(6) Gerenciamento de Firmware (OTAA)
V. Validação Empírica e Análises do Fabricante
A implementação do OCPP 2.0.1 requer uma validação rigorosa.LinkpowerNossa equipe de P&D realizou extensos testes de interoperabilidade usando oOCTT (Ferramenta de Teste de Conformidade com o Protocolo de Ponto de Carregamento Aberto)juntamente com integrações no mundo real.
Ambiente de teste e resultados:Validamos com sucesso o firmware do nosso EVSE em relação aMais de 100 fornecedores globais de CSMS(incluindo as principais redes europeias e americanas). Nossos testes se concentram em:
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Estabilidade do handshake TLS:Garantir a persistência da conexão nos perfis de segurança 2 e 3.
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Integridade dos dados de transação:Verificando o novo
Evento de transaçãoEntrega de mensagens em condições de rede instáveis (Simulação de perda de pacotes).
Esses dados empíricos confirmam que nossa solução OCPP 2.0.1 não é apenas teoricamente compatível, mas também está pronta para implantação comercial em campo, no modelo V2G.
Data da publicação: 21/10/2024