OCPP（开放充电协议）简介

一、 前言

随着新能源产业在技术上及产业化上的不断进步，以及在政策的激励下，新能源汽车开始慢慢普及，然而充电设施的不完善、不规范、标准不统一等因素制约着新能源汽车产业的发展。在此背景下，OCPP（开放充电协议）便应运而生，其目的在于解决充电桩和充电管理系统间的互联互通。本文将为大家简要介绍 OCPP 协议，让大家初步了解什么是 OCPP 协议、OCPP 的发展历程、以及 OCPP 协议的具体细节等等。

二、 什么是 OCPP

OCPP 全称是 Open Charge Point Protocol，即开放充电协议，该协议由位于荷兰的组织 OCA（Open Charge Alliance，开放充电联盟）进行制定。OCA 是一个国际化的联盟组织，包括了公共和私人领域的电动汽车基础设施的领军企业和主体，其目的是通过合作、教育、测试和认证来推广电动汽车充点设施通信协议的发展和应用，同时推广相关协议的行业标准。

OCPP 是一项免费开放的协议，是解决充电桩之间实现互联互通的有效途径，OCPP 已经成为充电设施网络通信的实际行业标准，OCA 在 2009 年便开始制定 OCPP 协议，该协议的第一个版本是 OCPP 1.5，目前 OCPP 1.5 已广泛应用于 49 个国家 40000 多个充电设施，直到现在，OCA 已经在 1.5 的标准之后继续推出了 OCPP 1.6 和 OCPP 2.0 标准，使得 OCPP 协议的功能更加地完善和丰富。

                                                              图 2.1 OCA 的部分成员

三、 OCPP 的协议的发展历程

OCPP 协议最初是 2009 年由荷兰的 E-Laad 基金会发起，并首先成立开放充电协议论坛，其目标在于建立一个开放的通信标准，允许不同厂商的充电站（CS）和充电管理系统（CSMS）能够互相通信，开放充电联盟（OCA）也是由 E-Laad 基金会建立。最初版本的 OCPP 协议 OCPP 1.5 通过基于 HTTP 协议的 SOAP 协议与中央管理系统进行通信，OCPP 1.5 主要支持以下功能：

• 本地和远程启动的交易
• 授权充电会话
• 缓存授权 id 和本地授权列表管理以实现更快的授权及离线授权
• 状态报告，包括心跳数据
• 支持预约充电
• 支持固件升级
• 支持报告诊断信息
• 支持设置充点电的可用性
• 支持远程重置
• 支持远程解锁连接器

 

2015 年， OCA 推出了 OCPP 1.6 的协议，相比于之前的 OCPP 1.5 协议，主要新增了以下功能：

• 消息通信支持采用 Websocket 协议，并且通信的消息格式采用 JSON 数据格式，使得数据更加轻量
• 新增了智能充电功能
• 新增额外的状态信息
• 充电点可以重新发送自身信息，例如最后的计量值或充电点的状态

 

2017 年 OCPP 推出了最新的 OCPP 2.0 协议，该协议相比 OCPP 1.6 协议主要新增了以下功能：

• 扩展了安全性（即安全性配置、证书处理、加密、安全日志等）
• 充点电设备管理功能，允许充电站管理员监视充电站的许多参数及配置警报等
• 改进的智能充电支持
• 支持显示关税及成本

 

四、 OCPP 1.6 的功能

4.1 协议的 Profile 定义

OCPP 1.6 协议总共规定了以下 6 种 Profile ，如下表所示

                                                                      表 4.1 OCPP 1.6 Feature Profile

用户可以根据自身的需求选择以上的 Profile 进行实现，除了 Core Profile 必须实现之外，其它的 Profile 都是可选的。只要实现了 Core、Firmware Management、Local Management 和 Reservation 这几个 Profile，OCPP 1.5 协议的功能便全部包括在其中了。

4.2 相关操作

下面我们将介绍两种充电站和中央系统之间交互的例子，第一个例子是充电站向中央系统请求授权并发送开启（或结束）事务的请求，如下图所示。

                                                  图 4.1 开启或结束事务的例子

当充电站需要对电动车进行充电时，它需要向中央系统请求授权，当授权通过后，充电站便开始对电动车进行充电，并且发送消息通知中央系统充电事务已经开启。同样，当充电站想结束对电动车的充电时，其必须先对操作者进行授权，以确保操作者是充电事务的发起者，授权通过后，充电站便可以结束对电动车的充电并且发送消息告诉中央系统充电事务已经停止。

第二个例子是充电站向中央系统请求进行固件更新，具体流程如下图所示

                                                            图 4.2 固件更新流程

当需要对充电站更新固件时，中央系统向充电站发送更新固件的请求，告诉充电站可以进行固件下载的时间，此后充电站在下载和安装固件时都需要向中央系统上报其状态信息。

 

4.3 本地授权和离线行为

当充电站和中央系统之间通信中断时，充电站仍然能够独立运作，为了使充电站在离线的状况下也能对用户进行鉴权，以及提升用户在使用中的体验，协议中规定了授权缓存和本地授权列表的功能。协议中规定使用 LocalAuthorizeOffline 的配置键控制充电站是否在离线情况下使用授权缓存或本地授权列表对用户进行授权。协议也规定使用 LocolPreAuthorize 的配置键控制充电站是否使用授权缓存或本地授权列表来开启或结束事务，而不需要在线进行授权，减少在线授权所花费的时间。

 

4.4 涉及能量传输的事务

能量传输周期是指充电桩与电动车之间进行能量传输时的阶段，在一次事务中可以包含多个能量传输周期，多个能量传输周期是根据以下情况进行划分的：

• 在充电桩不能提供能量时由充电桩发起的对能量传输的挂起
• 当充电桩和电动车保存电器连接时由电动车主动挂起能量传输
• 当充电桩和电动车断开电器连接时由电动车挂起能量传输

                                                    图 4.3 充电会话和充电事务的定义

如上图，我们可以看到在一次事务中包含了多次的能量传输过程，从图中我们也可以了解到充电会话和充电事务的定义，当充电站和用户或者电动车建立首次联系时，例如通过 APP 远程控制充电或使用刷卡进行验证，充电会话便已经开启，而当所有启动充电的条件满足时，例如充电桩和电动车建立连接并且用户已经通过授权，这时充电事务便已经算开始了。

 

4.5 智能充电

关于智能充电有许多用途，主要有以下三种用途：

• 负载均衡
• 中央智能充电
• 本地智能充电

 

负载均衡主要是针对充电站的内部负载而言，充电站会根据预先的配置控制各个充电桩的充电功率，充电站会被配置一个固定的限制值，比如最大的输出电流。此外，配置中还包含可选的选项 minChargingRate 用于优化充电桩对各个充电桩的功率分配。该配置告诉充电站低于该配置值得充电速率是无效的，应当选择其它充电策略。

                                                   图 4.4 负载均衡智能充电拓扑

中央智能充电假定充电限制由中央系统进行控制，中央系统接收到电网运营商关于电网容量的预测信息后会计算出部分或者全部的充电计划，中央系统会对充电桩进行充电限制，通过响应 StartTransaction.req 消息来设置充电限制。

                                                        图 4.5 中央智能充电拓扑

本地智能充电则是通过一个本地控制器来实现，该控制器相当于一个 OCPP 协议的代理，负责接收来自中央系统的消息，并且控制组内其它充电站的充电行为，该控制器本身可以配备充电桩，也可以选择不配备。在本地智能充电的模式下，本地控制器对充电站的充电功率进行限制，在充电过程中，该限制值可以进行修改，该充电组的限制值可以在本地进行配置，也可以由中央系统进行配置

                                                                                         图 4.6 本地智能充电拓扑

五、 参考资料

1. https://www.openchargealliance.org/
2. https://www.sohu.com/a/124683131_392904 , 从 OCPP 协议，谈构建充电桩间互利互通的重要性 , 2017.01
3. https://blog.csdn.net/lmmzsn/article/details/77772793 , OCPP 发展之路 , 2017.09
4. OCPP 1.6 Specification - Edition 2 , 2017.09