با گسترش روزافزون خودروهای برقی (EVs)، توسعه زیرساخت‌های شارژ کارآمد و قابل اطمینان اهمیت فزاینده‌ای یافته است. یکی از ستون‌های اصلی این زیرساخت، استانداردسازی ارتباطات میان اجزای مختلف شبکه شارژ است. پروتکل ایستگاه شارژ باز (Open Charge Point Protocol – OCPP)، که به اختصار OCPP نامیده می‌شود، یک پروتکل ارتباطی استاندارد و باز است که برای برقراری ارتباط میان ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی (Charge Points – CPs) و سیستم مدیریت مرکزی شبکه شارژ (Central System Management System – CSMS) طراحی شده است. این پروتکل توسط اتحاد شارژ باز (Open Charge Alliance – OCA) توسعه و نگهداری می‌شود. درک پروتکل ایستگاه شارژ باز (OCPP): مفهوم و کاربرد در شبکه شارژ خودروهای برقی برای هر کسی که درگیر طراحی، نصب، بهره‌برداری یا حتی استفاده از ایستگاه‌های شارژ EV است، حیاتی است. این دانشنامه به بررسی عمیق‌تر OCPP، نقش آن در قابلیت همکاری، نحوه عملکرد، مزایا و تکامل آن می‌پردازد.
پروتکل ایستگاه شارژ باز (OCPP): مفهوم و کاربرد در شبکه شارژ خودروهای برقی
شبکه شارژ خودروهای برقی معمولاً شامل دو جزء اصلی است: ۱. ایستگاه شارژ (Charge Point – CP): دستگاه فیزیکی که خودرو به آن متصل می‌شود تا شارژ شود. ۲. سیستم مدیریت مرکزی (Central System Management System – CSMS): یک پلتفرم نرم‌افزاری متمرکز که چندین ایستگاه شارژ را از راه دور مدیریت، نظارت و کنترل می‌کند. وظایف CSMS شامل احراز هویت کاربران، مدیریت تراکنش‌های شارژ، جمع‌آوری داده‌ها، نظارت بر وضعیت ایستگاه‌ها و اجرای سیاست‌های قیمت‌گذاری است.
پروتکل ایستگاه شارژ باز (OCPP) در این میان نقش زبان مشترک را ایفا می‌کند. این پروتکل، نحوه تبادل اطلاعات میان ایستگاه شارژ و سیستم مدیریت مرکزی آن را تعریف می‌کند. به عبارت دیگر، OCPP امکان برقراری ارتباط میان سخت‌افزار (ایستگاه شارژ) و نرم‌افزار مدیریت (CSMS) را فراهم می‌آورد.
کاربرد OCPP در شبکه شارژ خودروهای برقی این است که به ایستگاه‌های شارژ اجازه می‌دهد تا با هر سیستم مدیریت مرکزی که از همین پروتکل پشتیبانی می‌کند، ارتباط برقرار کنند. این موضوع مزیت بزرگی برای تمام ذینفعان در اکوسیستم شارژ EV ایجاد می‌کند.
نقش پروتکل OCPP در ایجاد قابلیت همکاری (Interoperability) میان ایستگاه‌ها و سیستم‌های مدیریت
مهم‌ترین نقش پروتکل OCPP در ایجاد قابلیت همکاری (Interoperability) میان ایستگاه‌ها و سیستم‌های مدیریت است. پیش از ظهور استانداردهای باز مانند OCPP، بسیاری از تولیدکنندگان ایستگاه‌های شارژ از پروتکل‌های ارتباطی اختصاصی خود استفاده می‌کردند. این بدان معنی بود که یک اپراتور شبکه شارژ مجبور بود هم ایستگاه‌های شارژ و هم نرم‌افزار مدیریت مرکزی را از یک تأمین‌کننده واحد خریداری کند (قفل شدن در تأمین‌کننده یا Vendor Lock-in).
OCPP با ارائه یک استاندارد باز، این وابستگی را از بین می‌برد. با استفاده از ایستگاه‌های شارژ سازگار با OCPP، اپراتورها می‌توانند ایستگاه‌های خود را به هر سیستم مدیریت مرکزی (CSMS) که از همین پروتکل پشتیبانی می‌کند متصل کنند، حتی اگر تولیدکننده CSMS متفاوت باشد. این قابلیت همکاری (Interoperability) باعث:
- افزایش انعطاف‌پذیری برای اپراتورها در انتخاب بهترین سخت‌افزار و نرم‌افزار.
- افزایش رقابت در بازار تولیدکنندگان تجهیزات و ارائه‌دهندگان نرم‌افزار مدیریت.
- تسریع توسعه زیرساخت شارژ به دلیل کاهش پیچیدگی و هزینه.
- امکان اتصال ایستگاه‌های قدیمی‌تر به سیستم‌های مدیریت جدیدتر.
چگونگی تبادل پیام و مدیریت عملیات شارژ از طریق پروتکل OCPP
پروتکل OCPP مجموعه‌ای از پیام‌ها را تعریف می‌کند که ایستگاه شارژ و سیستم مدیریت مرکزی برای برقراری ارتباط و مدیریت عملیات شارژ با یکدیگر تبادل می‌کنند. چگونگی تبادل پیام و مدیریت عملیات شارژ از طریق پروتکل OCPP بر پایه این پیام‌ها استوار است:
- پیام‌های وضعیت (Status Notification): ایستگاه شارژ وضعیت فعلی خود (مانند در دسترس بودن، در حال شارژ، خطا، خارج از سرویس) را به CSMS گزارش می‌دهد.
- پیام‌های احراز هویت (Authorize Request): زمانی که یک کاربر (مثلاً با استفاده از کارت RFID یا اپلیکیشن تلفن همراه) تلاش می‌کند شارژ را آغاز کند، ایستگاه شارژ اطلاعات هویتی کاربر را از طریق OCPP به CSMS ارسال می‌کند تا تأییدیه دریافت کند.
- پیام‌های مدیریت تراکنش (Start/Stop Transaction, MeterValues): ایستگاه شارژ آغاز و پایان یک جلسه شارژ را به CSMS اطلاع می‌دهد و اطلاعات مربوط به تراکنش (مانند میزان انرژی مصرف شده، مدت زمان شارژ) را ارسال می‌کند.
- پیام‌های پیکربندی از راه دور (ChangeConfiguration): CSMS می‌تواند تنظیمات ایستگاه شارژ را از راه دور تغییر دهد (مانند قیمت‌گذاری، دسترسی).
- پیام‌های مدیریت از راه دور (RemoteStart/StopTransaction): CSMS می‌تواند از راه دور فرآیند شارژ یک خودرو را آغاز یا متوقف کند.
- پیام‌های عیب‌یابی و گزارش‌دهی (DiagnosticsStatus, DataTransfer): برای ارسال اطلاعات فنی و عیب‌یابی از ایستگاه به CSMS.
این پیام‌ها امکان نظارت کامل و کنترل از راه دور شبکه شارژ را فراهم می‌آورند.
فواید کلیدی پیاده‌سازی استاندارد OCPP برای اپراتورها، تولیدکنندگان و کاربران EV
پیاده‌سازی استاندارد OCPP فواید کلیدی متعددی برای تمام ذینفعان در اکوسیستم شارژ خودروهای برقی به همراه دارد:
- برای اپراتورهای ایستگاه شارژ:
- آزادی انتخاب تجهیزات از تولیدکنندگان مختلف.
- امکان تغییر سیستم مدیریت مرکزی بدون نیاز به تعویض ایستگاه‌ها.
- کاهش هزینه‌های عملیاتی به دلیل مدیریت متمرکز و کارآمد.
- افزایش قابلیت اطمینان شبکه از طریق نظارت و عیب‌یابی از راه دور.
- برای تولیدکنندگان تجهیزات:
- دسترسی به بازار گسترده‌تری از اپراتورهای شبکه.
- امکان تمایز رقابتی بر اساس ویژگی‌ها و کیفیت سخت‌افزار، نه صرفاً پروتکل ارتباطی.
- برای کاربران EV:
- دسترسی به شبکه گسترده‌تری از ایستگاه‌های شارژ عمومی.
- تجربه کاربری بهبودیافته، مانند امکان استفاده از روش‌های احراز هویت مشابه یا پرداخت یکپارچه در ایستگاه‌های مختلفی که توسط CSMSهای سازگار با OCPP مدیریت می‌شوند (البته این به پیاده‌سازی‌های خاص اپراتورها نیز بستگی دارد).
- اطمینان بیشتر از در دسترس بودن و کارکرد صحیح ایستگاه‌ها به دلیل مدیریت فعال توسط اپراتورها.
تکامل پروتکل OCPP (از ۱.۶ به ۲.۰.۱) و چشم‌انداز آینده در صنعت شارژ EV
پروتکل OCPP در طول زمان تکامل یافته تا پاسخگوی نیازهای رو به رشد صنعت شارژ EV باشد. تکامل پروتکل OCPP (از ۱.۶ به ۲.۰.۱) نشان‌دهنده این پیشرفت است:
- OCPP 1.6: این ورژن پرکاربردترین ورژن در حال حاضر است و قابلیت‌های اساسی مدیریت ایستگاه و تراکنش‌ها را فراهم می‌کند. پشتیبانی از شارژ هوشمند پایه (Smart Charging) نیز در این ورژن اضافه شد.
- OCPP 2.0 و OCPP 2.0.1: این‌ها جدیدترین ورژن‌های اصلی هستند و بهبودهای قابل توجهی را ارائه می‌دهند. از جمله ویژگی‌های جدید می‌توان به امنیت سایبری قوی‌تر، مدیریت بهتر دستگاه‌ها و اطلاعات آن‌ها، پشتیبانی پیشرفته از شارژ هوشمند و ارتباطات با شبکه برق (مانند سازگاری با ISO 15118 برای قابلیت Plug and Charge)، قابلیت‌های گزارش‌دهی پیشرفته‌تر و پشتیبانی از نمایش پیام‌ها بر روی نمایشگر ایستگاه شارژ اشاره کرد.
چشم‌انداز آینده در صنعت شارژ EV با گسترش بیشتر OCPP 2.0.1 و ورژن‌های بعدی آن، به سمت شبکه‌های شارژ هوشمندتر، امن‌تر و یکپارچه‌تر با شبکه برق حرکت می‌کند. این پروتکل نقش کلیدی در فعال‌سازی قابلیت‌هایی مانند V2G (انتقال انرژی از خودرو به شبکه) و بهینه‌سازی مصرف انرژی در مقیاس شبکه ایفا خواهد کرد و به تبدیل زیرساخت شارژ به یک جزء انعطاف‌پذیر و حیاتی از سیستم انرژی آینده کمک خواهد نمود.
نتیجه‌گیری
پروتکل ایستگاه شارژ باز (Open Charge Point Protocol – OCPP) یک استاندارد ارتباطی بنیادین است که نقش حیاتی در عملکرد و گسترش شبکه شارژ خودروهای برقی ایفا می‌کند. با فراهم آوردن قابلیت همکاری (Interoperability) میان ایستگاه‌ها و سیستم‌های مدیریت از طریق چگونگی تبادل پیام و مدیریت عملیات شارژ، OCPP به نفع تمام ذینفعان اکوسیستم شارژ عمل می‌کند. فواید کلیدی پیاده‌سازی استاندارد OCPP آن را به گزینه‌ای جذاب برای اپراتورها و تولیدکنندگان تبدیل کرده است. تکامل پروتکل OCPP (از ۱.۶ به ۲.۰.۱) و چشم‌انداز آینده آن نشان‌دهنده حرکت به سوی شبکه‌های شارژ هوشمندتر، امن‌تر و یکپارچه‌تر است که برای پاسخگویی به نیازهای آینده حمل و نقل الکتریکی ضروری خواهد بود. در مجموع، OCPP عنصری کلیدی در ساخت زیرساخت شارژ قوی و دسترس‌پذیر برای حمایت از انقلاب خودروهای برقی است.
