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OCPP – EV充電におけるオープンチャージポイントプロトコル1.5から2.1へ

OCPP の進化: EV 充電におけるバージョン 1.6 から 2.0.1 以降への移行

目次

    I.オープンチャージポイントプロトコルの紹介

    そのオープンチャージポイントプロトコル(OCPP)電気自動車供給装置(EVSE)と充電ステーション管理システム(CSMS)間の通信における世界標準規格として機能します。オープンチャージアライアンス(OCA)このプロトコルはEV業界における事実上の標準として認められています(IEC 63110の前身)。これにより、独自仕様のロックインが排除され、異なるメーカーのハードウェアが様々なバックエンドシステムとシームレスに相互運用できるようになります。

    当局注: この記事は、OCAホワイトペーパーおよびIEC/ISO仕様に定められた公式規格を参照しています。

    1、OCPPの歴史

    OCPPの歴史

    2. OCPPバージョンの紹介

    下図のように、OCPP1.5から最新のOCPP2.0.1まで

    OCPP バージョンの紹介

    業界には、統一されたサービスエクスペリエンスと異なる事業者サービス間の運用上の相互接続をサポートするにはあまりにも多くの独自プロトコルが存在するため、OCAはオープンプロトコルOCPP1.5の開発を主導しました。SOAPは独自のプロトコル制約によって制限されており、広範囲かつ迅速に普及させることができません。

    OCPP 1.5は、HTTPプロトコルに基づくSOAPプロトコルを介して中央システムと通信し、課金ポイントを操作します。次の機能をサポートします: 課金の計測を含む、ローカルおよびリモートで開始されるトランザクション

    1.6J から 2.0.1 への飛躍

    OCPP 1.5のような以前のバージョンでは、面倒なSOAPプロトコルに依存していましたが、OCPP 1.6JWebSocketを介したJSONの導入は業界に革命をもたらしました。これにより全二重通信が可能になり、データトラフィックが大幅に削減され、現在の市場標準となりました。しかし、OCPP 2.0.1(2.0のバグ修正は)パラダイムシフトを意味します。1.6Jとは異なり、OCPP 2.0.1は、複雑なエネルギー管理システム(EMS)と厳格なセキュリティ標準をサポートするために設計されたデータ構造の根本的な変更により、下位互換性がありません。

    Ⅱ.OCPPバージョンの紹介

    下図のように、OCPP1.5から最新のOCPP2.0.1まで

    OCPP バージョンの紹介

    業界には、統一されたサービスエクスペリエンスと異なる事業者サービス間の運用上の相互接続をサポートするにはあまりにも多くの独自プロトコルが存在するため、OCAはオープンプロトコルOCPP1.5の開発を主導しました。SOAPは独自のプロトコル制約によって制限されており、広範囲かつ迅速に普及させることができません。

    OCPP 1.5は、HTTPプロトコルに基づくSOAPプロトコルを介して中央システムと通信し、課金ポイントを操作します。次の機能をサポートします: 課金の計測を含む、ローカルおよびリモートで開始されるトランザクション

    OCPP 1.6J (WebSocket 経由の JSON)

    古いSOAPバージョンは廃止されていますが、OCPP 1.6J最も広く導入されているバージョンです。WebSocket 経由の JSON (WSS)は、全二重通信を可能にします。HTTPベースのSOAPとは異なり、WSSではサーバー(CSMS)がコマンド(リモート開始トランザクション) を充電器に送信します。

    OCPP 2.0 (JSON)

    2018年にリリースされたOCPP 2.0は、トランザクション処理の改善、セキュリティの強化、デバイス管理、エネルギー管理システム(EMS)、ローカルコントローラーを備えたトポロジ、および統合されたスマート充電、充電ステーション、充電ステーション管理システムを備えたEV向けのスマート充電機能を追加します。ISO 15118: 電気自動車のプラグアンドプレイおよびスマート充電の要件。

    OCPP 2.0.1 (JSON)

    OCPP 2.0.1 は、2020 年にリリースされた最新バージョンです。ISO15118 (プラグ アンド プレイ) のサポート、セキュリティの強化、全体的なパフォーマンスの向上など、新機能と改善点が提供されます。

    OCPP バージョンの互換性

    OCPP1.x は下位バージョンと互換性があり、OCPP1.6 は OCPP1.5 と互換性があり、OCPP1.5 は OCPP1.2 と互換性があります。

    OCPP2.0.1 は OCPP1.6 と互換性がありません。OCPP2.0.1 の内容の一部は OCPP1.6 にも含まれていますが、送信されるデータ フレームの形式は完全に異なっています。

    OCPP 2.0.1 プロトコル

    1、OCPP 2.0.1とOCPP 1.6の違い

    OCPP 1.6 などの以前のバージョンと比較して、OCPP 2.0.1 では次の領域で大きな改善が加えられています。

    a. セキュリティの強化

    OCPP 2.0.1: セキュリティとデバイス管理の全面的な見直し

    OCPP 2.0.1は、データモデルの完全な再構築により、1.6Jとの下位互換性がありません。最も重要な改善点は、3つの必須項目の導入です。セキュリティプロファイル:

    1. セキュリティプロファイル1:基本認証 (パスワード) を使用した TLS。

    2. セキュリティプロファイル2:クライアント側証明書を使用した TLS (より高いセキュリティ)。

    3. セキュリティプロファイル3:クライアント側証明書とハードウェア セキュリティ モジュール (HSM) をサポートする TLS。

    さらに、限定されたハートビート包括的なメカニズムデバイスモデルこれは標準化された成分そして変数ファン速度から内部温度まですべてを監視できる構造により、リモート診断が大幅に改善されます。

    b.新機能の追加

    OCPP2.0.1 には、インテリジェントな充電管理、より詳細な障害レポートと分析など、多くの新機能が追加されています。

    c. より柔軟な設計

    OCPP2.0.1 は、より複雑で多様なアプリケーションのニーズを満たすために、より柔軟に設計されています。

    d. コードの簡素化

    OCPP2.0.1 はコードを簡素化し、ソフトウェアの実装を容易にします。

    OCPP2.0.1 ファームウェア アップデートではデジタル署名が追加され、ファームウェアのダウンロードが不完全でファームウェア アップデートが失敗するのを防ぎます。

    実際のアプリケーションでは、OCPP2.0.1プロトコルを使用して、充電パイルのリモート制御、充電状態のリアルタイム監視、ユーザー認証などの機能を実現できます。これにより、充電設備の使用、効率、および安全性が大幅に向上します。OCPP2.0.1の詳細と機能はバージョン1.6よりも多く、開発の難易度も高くなっています。

    2、OCPP2.0.1機能紹介

    OCPP2.0.1-機能

    OCPP 2.0.1プロトコルは、OCPPプロトコルの最新バージョンです。OCPP 1.6と比較して、OCPP 2.0.1プロトコルには多くの改善と最適化が施されています。主な内容は次のとおりです。

    •メッセージ配信:OCP 2.0.1 では、新しいメッセージ タイプが追加され、古いメッセージ形式が変更され、効率とパフォーマンスが向上します。

    •デジタル証明書:OCPP 2.0.1では、デジタル証明書ベースのセキュリティメカニズムが導入され、強化されたデバイス認証とメッセージ整合性保護が実現しました。これは、OCPP1.6のセキュリティメカニズムから大幅に改善された点です。

    •データモデル:OCPP 2.0.1 では、データ モデルが更新され、新しいデバイス タイプと機能のサポートが追加されました。

    •デバイス管理:OCPP 2.0.1 は、デバイス構成、トラブルシューティング、ソフトウェア更新など、より包括的なデバイス管理機能を提供します。

    •コンポーネントモデル:OCPP 2.0.1では、より複雑な充電デバイスやシステムを記述できる、より柔軟なコンポーネントモデルが導入されています。これにより、以下のようなより高度な機能が可能になります。V2G(車両からグリッドへ)。

    •スマート充電:高度なスマート充電とISO 15118の統合、スマート充電における1.6と2.0.1の違いは顕著です。1.6Jは基本的な充電方式に依存していますが、充電プロファイルOCPP 2.0.1はネイティブサポートしていますISO 15118パススルーメカニズムを介して。

    これにより、プラグ&チャージ(PnC)EVSEはゲートウェイとして機能し、EVがバックエンドと直接デジタル証明書を交換して自動認証できるようにします。RFIDカードやアプリは必要ありません。これにより、V2G(車両から電力網へ)グリッド周波数と容量に基づいた双方向のエネルギーフロー管理を可能にします。

    •ユーザーIDと認証:OCPP2.0.1 は、改善されたユーザー識別および認証メカニズムを提供し、複数のユーザー認証方法をサポートし、ユーザー データ保護に対するより高い要件を提示します。

    III. OCPP機能の紹介

    1. インテリジェント充電

    IEC-63110

    外部エネルギー管理システム(EMS)
    OCPP 2.0.1は、外部からの制限をCSMS(充電ステーション管理システム)に通知する通知メカニズムを導入することで、この問題に対処します。エネルギー管理システム(EMS)をサポートする直接スマート充電入力は、多くの状況で問題を解決できます。
    充電ポイントに接続された電気自動車(ISO 15118による)
    OCPP 2.0.1は、EVSEとEV間の通信におけるISO 15118更新プロトコルをサポートしています。OCPP 2.0.1を使用すると、ISO 15118規格に準拠したプラグアンドプレイ充電とスマート充電(EVからの入力を含む)をより容易に実装できます。充電ステーション運営者は、CSMSから充電ステーションに関するメッセージをEVドライバーに送信し、表示することができます。
    スマート充電の用途:

    (1)ロードバランサー
    ロードバランサーは主に充電ステーションの内部負荷を対象としています。充電ステーションは、事前設定に従って各充電ポストの充電電力を制御します。充電ステーションには、最大出力電流などの固定制限値が設定されます。さらに、この設定には、個々の充電ステーションへの電力配分を最適化するためのオプションも含まれています。この設定は、充電ステーションに対し、この設定値を下回る充電レートは無効であり、他の充電戦略を選択する必要があることを伝えます。

    (2)中央インテリジェント充電
    中央スマート充電では、充電制限が中央システムによって制御されることを前提としています。中央システムは、グリッドオペレータのグリッド容量に関する予測情報を受信した後、充電スケジュールの一部またはすべてを計算し、中央システムは充電ステーションに充電制限を課し、メッセージに応答して充電制限を設定します。

    (3)ローカルインテリジェント充電
    ローカルインテリジェント充電は、OCPPプロトコルのエージェントに相当するローカルコントローラによって実現され、中央システムからのメッセージを受信し、グループ内の他の充電ステーションの充電動作を制御します。コントローラ自体は充電ステーションを搭載することも、搭載しないこともできます。ローカルインテリジェント充電モードでは、ローカルコントローラは充電ステーションの充電電力を制限します。充電中に制限値を変更できます。充電グループの制限値は、ローカルまたは中央システムから設定できます。

    2. システムの紹介

    充電ステーション管理システム(CSMS)

    体系的な枠組み

    OCPPソフトウェア構造

    ソフトウェアアーキテクチャ
    OCPP2.0.1プロトコルの機能モジュールには、主にデータ転送モジュール、認証モジュール、セキュリティモジュール、トランザクションモジュール、メーター値モジュール、コストモジュール、予約モジュール、スマート充電モジュール、診断モジュール、ファームウェア管理モジュール、およびメッセージ表示モジュールが含まれます。

    IV. OCPPの今後の展開

    1.OCPPの利点

    OCPP は無料かつオープンなプロトコルであり、現在の課金パイルの相互接続を解決する有効な手段でもあり、世界中の多くの国で普及し、使用されており、将来的にはオペレータのサービス間の相互接続に通信するための言語が備わっていることになります。

    OCPPが登場する以前は、各充電ポストメーカーがバックエンド接続用の独自プロトコルを開発していたため、充電ポスト運営者は特定の充電ポストメーカーに縛られていました。現在では、ほぼすべてのハードウェアメーカーがOCPPをサポートしているため、充電ポスト運営者はどのベンダーのハードウェアでも自由に選択できるようになり、市場の競争が激化しています。

    不動産所有者や事業主も同様です。OCPP非対応の充電ステーションを購入したり、OCPP非対応のCPOと契約したりすると、特定の充電ステーションや充電ポスト事業者に縛られてしまいます。しかし、OCPP準拠の充電ハードウェアを使用すれば、住宅所有者は事業者から独立して利用することができます。より競争力のある、より価格が安く、より機能的なCPOを自由に選択できます。また、既存の設備を撤去することなく、異なる充電ポストハードウェアを組み合わせてネットワークを拡張することも可能です。

    もちろん、EVの主なメリットは、EVドライバーが単一の充電ポスト運営会社やEVサプライヤーに依存する必要がないことです。OCPP充電ステーションを購入する場合と同様に、EVドライバーはより優れたCPO/EMPに切り替えることができます。2つ目ですが、非常に重要なメリットは、eモビリティローミングを利用できることです。

    2.電気自動車充電におけるOCPPの役割

    (1)OCPPはEVSEとCSMSの相互通信を支援する

    (2)電気自動車利用者の充電開始の認可

    (3)充電設定の遠隔変更、遠隔充電制御(スタート/ストップ)、遠隔ガンロック解除(コネクタID)

    (4)充電ステーションのリアルタイムステータス(利用可能、停止、一時停止、許可されていないEV / EVSE)、リアルタイム充電データ、リアルタイム電力消費、リアルタイムEVSE障害

    (5)スマート充電(系統負荷の軽減)

    (6) ファームウェア管理(OTAA)

    OCPP 1.6J2.0.1

    Ⅴ.実証的検証とメーカーの洞察

    OCPP 2.0.1の実装には厳格な検証が必要です。リンクパワー当社の研究開発チームは、OCTT (オープンチャージポイントプロトコルコンプライアンステストツール)現実世界との統合と並行して。

    テスト環境と結果:弊社のEVSEファームウェアは、100社以上のグローバルCSMSプロバイダー(欧州および米国の主要ネットワークを含む)。テストの焦点は以下のとおりです。

    • TLSハンドシェイクの安定性:セキュリティ プロファイル 2 および 3 に基づく接続の持続性を保証します。

    • トランザクションデータの整合性:新しいトランザクションイベント不安定なネットワーク条件下でのメッセージ配信 (パケット損失シミュレーション)。

    この実証データは、当社の OCPP 2.0.1 ソリューションが理論上準拠しているだけでなく、V2G 商用展開の現場対応も可能になっていることを確認しています。


    投稿日時: 2024年10月21日