陜西理工大學機械工程學院 杜明明 崔立堃 馮緒永 王承祥

在信息化時代,電動汽車充電樁的發(fā)展也非常迅速,然而,充電樁基礎設施的缺乏和系統的不健全是目前大規(guī)模采用電動汽車的主要障礙之一,在充電樁系統中,軟件系統和硬件系統之間的信息交換能力是充電樁發(fā)展的一個關鍵因素。運用Web前端技術搭建出客戶端界面,接著運用MySQL技術、JDK項目構建技術和Maven項目管理工具等技術搭建出可以和客戶端交互基于的服務器,最后通過驗證證明基于OCPP設計的系統能夠進行快速、準確的通信,能夠達到預期的設計目標。

0 前言

隨著我國經濟持續(xù)快速發(fā)展,城市機動車數量越來越多,這也導致汽車尾氣對環(huán)境造成的污染越來越嚴重。中國要走節(jié)能環(huán)保、綠色出行的道路,一定要大力發(fā)展節(jié)能汽車、新能源汽車[1],以及基礎設施建設的大力發(fā)展,所以充電樁的建設發(fā)展需求必然大幅增加。目前,國家電網,南方電網,特來電能等多數國內充電設備生產廠商和運營商多采用以104協議作為基礎協議,并對其進行一定程度上的修改。其數據量很小,但是易讀性較差,而且缺少拓展性。OCPP(開放充電通訊協議)嘗試構建出一種免費的開放標準,它是一種通用的開放通訊協議,它用于解決私營充電網絡帶來的私有性的挑戰(zhàn)[2-3],統一的通訊標準可以使不同的CSMS和CS達到高度的互聯互通,因此對于整個電動汽車市場都是一個優(yōu)勢。本文在對OCPP進行研究后,基于Linux下的Ubuntu操作系統[4-6]實現了OCPP通信功能,經過驗證,各個功能均可以達到良好的交互,擬為后續(xù)汽車充電樁的通信模式和管理方式提供借鑒意義。

1 OCPP v1.6

OCPP為CS與各種不同的CSMS(充電站管理系統)間提供了一種統一的通訊手段。該協議的架構能支持來自不同供應商的CSMS與所有的CS點互相連接[7]。OCPP的目標是為充電站和充電站管理系統之間的通信方法提供統一的解決方案。OCPP 1.6引入了一些新功能,包括智能充電,并在支持SOAP格式之后開始支持基于WebSocket的JSON應用格式[8]。JSON是一種輕量的數據集交換格式,采用完全獨立于編程語言的文本格式來存儲和表示數據,具有簡潔和清晰的層次結構,易于開發(fā)者編寫、閱讀和檢查,也易于機器解析和生成,傳輸速度快等特點,正成為Web上最流行的數據交換格式之一[9-12]。

2 OCPP功能代碼實現

2.1 授權

該功能塊描述了與授權相關的功能,它包含了對用戶進行授權的不同方式,在線或離線授權,以及授權請求消息處理行為、授權緩存功能等。當用戶希望將電動汽車從充電站拔出時,充電站需要驗證用戶是發(fā)起充電的用戶,或者用戶是同一組用戶,從而允許終止充電。電動汽車司機插入電動汽車與充電站之間的充電電纜。充電站發(fā)送狀態(tài)通知請求和充電事件請求(事件類型=已啟動),以通知CSMS有關已插入電纜的信息,電動汽車司機按下開始按鈕開始充電。

2.2 充電請求

在OCPP1.6中,這是由CSMS完成的,充電站生成的充電ID對于該充電站必須是唯一的,在充電站的生命周期內,它永遠不應使用兩次相同的充電ID。EV駕駛員將其“EV”停在帶有停車位占用檢測器的充電站,這將觸發(fā)檢測器,充電站發(fā)送充電請求(事件類型=已啟動),通知CSMS有關已開始的充電,CSMS響應充電響應,確認已收到充電事件請求。

2.3 CS停止充電請求

該用例描述了電動汽車司機如何停止充電,通知CSMS充電站的充電已停止。當停車位占用不再檢測到電動車時,停止充電。充電站停車場占用檢測器停止檢測電動汽車充電站發(fā)送充電事件請求(事件類型=已結束),通知CSMS有關已結束的充電。

2.4 啟動請求

啟動通電后,充電站將向充電站管理系統發(fā)送啟動通知的請求,其中包含有關其配置的信息。充電站管理系統應響應來指示是否接受該充電站。每次啟動或重新啟動時,充電站都應發(fā)送一個啟動通知請求。當充電站管理系統接收到充電站啟動通知的請求后,充電站管理系統會對充電站的請求進行響應,其中包含充電站管理系統的當前時間、間隔和狀態(tài),其中狀態(tài)主要有三種類型:(1)Accepted;(2)Pending;(3)Refused。

3 充電站及管理系統設計

3.1 客戶端的設計

以OCPP1.6協議為基礎搭建充電站客戶端,目的是使充電站管理系統和充電站可以進行正常的連接和相互通信。本文客戶端的搭建還涉及到UI界面的運行,用到的技術主要是HTML超文本標記語言,因為現代瀏覽器對HTML錯誤的容錯率很高,并采用啟發(fā)式方法來默默地糾正錯誤,正是由于這些錯誤糾正啟發(fā)式方法的存在,網頁的呈現速度可能會更慢[13]。如圖1所示的OCPP客戶端的UI操作界面。

圖1 客戶端UI界面Fig.1 Client UI interface

3.2 實現Steve服務器的實現

通過運用MySQL數據庫技術、Maven項目管理技術、JDK構建技術等核心技術搭建的服務器運行環(huán)境來構建Steve服務器。服務器登錄界面如圖2所示。

圖2 服務器登錄界面Fig.2 Server login interface

4 客戶端和服務器端交互

通過所搭建的Steve服務器,結合OCPP中所涉及的功能塊的工作原理,最后成功地實現了功能,并且可以很好地進行工作。圖3展示了后臺管理系統的關于充電樁充電的信息。

圖3 后臺管理界面Fig.3 Backstage management interface

5 結論

從OCPP在充電樁和充電站管理系統的通信中扮演著越來越重要的作用出發(fā),以該協議為參考基礎進行了功能模塊的研究,接著運用項目構建工具、MySql數據庫技術、Maven等技術搭建設計出服務器;運用Web前端技術設計出客戶端運行界面,最后應用WebSocket協議把客戶端連接到服務器。通過連接良好的兩端進一步驗證各個OCPP功能塊。經過多次驗證,證明了所設計的系統運行穩(wěn)定,響應及時,能達到預期設計目標,同樣也為以后充電樁通訊協議應用OCPP提供了一種可行性的框架思路。

引用

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