Vehicle Protocol vs Backend Protocol: Δύο ξεχωριστές στοίβες

Ένας φορτιστής βρίσκεται ανάμεσα σε δύο συνομιλίες που δεν συναντιούνται. Από τη μία πλευρά μιλάει στο όχημα για το πόσο ρεύμα πρέπει να πάρει και ποιος πληρώνει. Από την άλλη μιλάει σε ένα backend για συνεδρίες, μετρητές και απομακρυσμένες εντολές. Και οι δύο χρησιμοποιούν διαφορετικά πρωτόκολλα, διαφορετικά μοντέλα δεδομένων και διαφορετικά καθεστώτα πιστοποίησης.

Οι αγοραστές τα συγχέουν συνεχώς και η σύγχυση παράγει μερικές από τις πιο ακριβές παρεξηγήσεις στις προμήθειες: μια προδιαγραφή που απαιτεί ένα σύγχρονο πρωτόκολλο backend με την πεποίθηση ότι παρέχει βύσμα και φόρτιση ή μια αναβάθμιση οχήματος που αναμένεται να διορθώσει ένα πρόβλημα χρέωσης. Ο διαχωρισμός των επιπέδων καθιστά κάθε απαίτηση ελέγξιμη από μόνη της.

Δύο στοίβες, δύο εργασίες

Η κάτω στοίβα περνά πάνω από το καλώδιο φόρτισης. Χειρίζεται τη φυσική σύνδεση, τους ελέγχους ασφαλείας πριν από την παροχή ρεύματος, τη διαπραγμάτευση των παραμέτρων φόρτισης και —στις μεταγενέστερες εκδόσεις του— την ταυτότητα του οχήματος και την ανταλλαγή πιστοποιητικών που επιτρέπει την αυτόματη έγκριση.

Η επάνω στοίβα εκτελείται μέσω μιας σύνδεσης δικτύου, συνήθως δεδομένων κινητής τηλεφωνίας ή ενός τοπικού δικτύου τοποθεσίας. Μεταφέρει ό,τι χρειάζεται ο χειριστής: εντολές έναρξης και διακοπής, αρχεία συναλλαγών, τιμές μετρητών, διαγνωστικά, διαχείριση υλικολογισμικού και διαμόρφωση. Δεν έχει άμεση θέα στο όχημα. Ό,τι ξέρει για μια συνεδρία, το έμαθε από τον φορτιστή.

Αυτή η ασυμμετρία είναι το κλειδί για το όλο θέμα. Ο φορτιστής είναι μεταφραστής με τις δικές του απόψεις, όχι διαφανής σωλήνας. Αυτό που καταγράφει το backend είναι αυτό που επέλεξε να αναφέρει ο φορτιστής, στη μορφή που ορίζει το ανώτερο πρωτόκολλο.

Μεταξύ οχήματος και φορτιστή

Η παλαιότερη διάταξη είναι απλή και εξακολουθεί να είναι καθολική ως εναλλακτική. Ένα σήμα διαμορφωμένο σε πλάτος παλμού στον πιλότο ελέγχου μεταφέρει ένα μέγιστο ρεύμα, το όχημα ανταποκρίνεται αλλάζοντας ένα επίπεδο τάσης και ο φορτιστής κλείνει τον επαφέα του όταν το επιτρέπει η ακολουθία. Δεν υπάρχει κανάλι δεδομένων με τη σύγχρονη έννοια και καμία ανταλλαγή ταυτότητας. Η εξουσιοδότηση πραγματοποιείται εκτός πρωτοκόλλου, μέσω μιας συσκευής ανάγνωσης καρτών, μιας εφαρμογής ή μιας μη αυτόματης έκδοσης.

Τα πρωτόκολλα υψηλού επιπέδου προσθέτουν ένα κανάλι δεδομένων. Το ISO 15118 και ο προκάτοχός του DIN 70121 διεξάγουν μια δομημένη συνομιλία μέσω της επικοινωνίας powerline: το όχημα ταυτοποιείται, οι δύο πλευρές ανταλλάσσουν δυνατότητες, το όχημα δηλώνει τι θέλει και ο φορτιστής αναφέρει τι μπορεί να παρέχει. Η ανταλλαγή συνεχίζεται καθ' όλη τη διάρκεια της συνεδρίας, γι' αυτό ο φορτιστής μπορεί να δει το αίτημα του οχήματος και όχι μόνο το ρεύμα που προκύπτει.

Οι μεταγενέστερες εκδόσεις του ISO 15118 το επεκτείνουν στην ταυτότητα βάσει πιστοποιητικού, που είναι αυτό που καθιστά δυνατή την αυτόματη εξουσιοδότηση, και στην αμφίδρομη μεταφορά ενέργειας. Και οι δύο επεκτάσεις απαιτούν υλικό και λογισμικό που δεν διαθέτει ένας φορτιστής που έχει κατασκευαστεί μόνο στην προηγούμενη έκδοση.

Αυτό το επίπεδο είναι το σημείο όπου τα χαρακτηριστικά του οχήματος εισέρχονται στο σύστημα. Είναι επίσης όπου η τεκμηρίωση ενός φορτιστή συνήθως αναφέρει δύο ξεχωριστά πράγματα: ποιο πρωτόκολλο υψηλού επιπέδου μιλάει στο όχημα και ποιο πρωτόκολλο υποστήριξης μιλάει προς τα πάνω.

Μεταξύ φορτιστή και backend

Το κυρίαρχο πρωτόκολλο εδώ είναι το OCPP, ένα ανοιχτό πρότυπο που διατηρείται από μια βιομηχανική ένωση και εφαρμόζεται από κατασκευαστές φορτιστών και πλατφόρμες υποστήριξης ανεξάρτητα. Ορίζει μηνύματα για εξουσιοδότηση, έναρξη και διακοπή συναλλαγών, τιμές μετρητών, ειδοποιήσεις κατάστασης, απομακρυσμένες εντολές, ενημερώσεις υλικολογισμικού και διαμόρφωση.

Οι νεότερες εκδόσεις του OCPP προσθέτουν διαχείριση συσκευών, βελτιωμένα έξυπνα προφίλ φόρτισης και μια πιο δομημένη προσέγγιση στα σύνθετα χρονοδιαγράμματα. Η πρακτική διαφορά για έναν χειριστή είναι πόσο έλεγχο έχει το backend για το πότε και πόσο γρήγορα φορτίζει κάθε υποδοχή και πόσο από αυτό μπορεί να αλλάξει χωρίς επίσκεψη στον ιστότοπο.

Αυτό που δεν κάνει το OCPP είναι να μιλήσει στο όχημα. Ένα backend που υποστηρίζει τη νεότερη έκδοση εξακολουθεί να μαθαίνει για το όχημα μεταχειρισμένο. Εάν ο φορτιστής δεν αναφέρει μια τιμή, το backend δεν μπορεί να την εμφανίσει και καμία πολυπλοκότητα πλατφόρμας δεν την ανακτά.

Compliance προσθέτει ένα επιπλέον επίπεδο σύγχυσης. Η συμμόρφωση OCPP είναι πιστοποιημένη για φορτιστή έναντι μιας καθορισμένης έκδοσης και η πιστοποίηση ανήκει σε αυτό το προϊόν και σε αυτήν την έκδοση. Δεν λέει τίποτα για το πρωτόκολλο από την πλευρά του οχήματος και δεν λέει τίποτα για το πόσο καλά ένα συγκεκριμένο backend υλοποιεί την ίδια έκδοση. Δύο συμμορφούμενα προϊόντα μπορεί ακόμα να αποτύχουν να διαλειτουργήσουν στα προαιρετικά μέρη της προδιαγραφής, γι' αυτό και η δοκιμή ολοκλήρωσης υπάρχει ως ξεχωριστή δραστηριότητα.

Γιατί το Plug and Charge χρειάζεται και τις δύο πλευρές

Η αυτόματη εξουσιοδότηση, που συνήθως περιγράφεται ως plug and charge, είναι μια αλυσίδα και όχι ένα χαρακτηριστικό. Το όχημα παρουσιάζει πιστοποιητικό σύμβασης σύμφωνα με το πρωτόκολλο υψηλού επιπέδου. Ο φορτιστής το επικυρώνει σε μια αλυσίδα πιστοποιητικών που εμπιστεύεται και είτε εξουσιοδοτεί τοπικά είτε προωθεί την ταυτότητα προς τα πάνω για απόφαση. Το backend επιβεβαιώνει ότι η σύμβαση είναι έγκυρη και μπορεί να χρεωθεί.

Κάθε σύνδεσμος πρέπει να υπάρχει. Ένα όχημα χωρίς πιστοποιητικό συμβολαίου δεν μπορεί να προσκομίσει. Ένας φορτιστής χωρίς πρωτόκολλο υψηλού επιπέδου και το κατάστημα εμπιστοσύνης δεν μπορεί να το διαβάσει. Ένα backend χωρίς τον αντίστοιχο χειρισμό πιστοποιητικών δεν μπορεί να το διευθετήσει. Όταν λείπει οποιοσδήποτε σύνδεσμος, η περίοδος λειτουργίας επιστρέφει σε μια κάρτα, μια εφαρμογή ή έναν κωδικό QR — κάτι που ακριβώς βιώνουν οι οδηγοί σε δίκτυα που διαφημίζουν την αυτόματη φόρτιση και την παρέχουν μόνο για ορισμένους συνδυασμούς οχημάτων και χειριστή.

Αυτός είναι και ο λόγος που η δυνατότητα είναι άνισα διαθέσιμη στην πράξη. Εξαρτάται από τη διασταύρωση τριών ανεξάρτητα ενημερωμένων συστημάτων και η διασταύρωση είναι μικρότερη από οποιοδήποτε από αυτά.

Η αναβάθμιση του ενός δεν αναβαθμίζει το άλλο

Τέσσερις κοινές υποθέσεις αποτυγχάνουν για τον ίδιο λόγο.

Ότι ένα νεότερο πρωτόκολλο backend παρέχει αυτόματη εξουσιοδότηση. Δεν το κάνει, επειδή η άδεια ταξιδεύει στη χαμηλότερη στοίβα. Ένας φορτιστής μπορεί να εκφωνήσει την πιο πρόσφατη έκδοση υποστήριξης και να εξακολουθεί να απαιτεί κάρτα.

Ότι ένα όχημα που υποστηρίζει αυτόματη φόρτιση λειτουργεί σε οποιοδήποτε δίκτυο. Λειτουργεί όπου ο φορτιστής και το backend έχουν διαμορφωθεί για αυτό και ο χειριστής έχει σχέση περιαγωγής ή σύμβασης με τον πάροχο του οχήματος.

Ότι μια ενημέρωση υλικολογισμικού στον φορτιστή προσθέτει μια δυνατότητα από την πλευρά του οχήματος. Η πλευρά του φορτιστή της συνομιλίας μπορεί να ενημερωθεί. Το όχημα δεν μπορεί, από τον φορτιστή.

Και αυτή η μία πιστοποίηση καλύπτει και τα δύο. Οι πιστοποιήσεις εκδίδονται ανά προϊόν, ανά πρωτόκολλο και ανά έκδοση και ένα πιστοποιητικό που ονομάζει το ένα επίπεδο δεν λέει τίποτα για το άλλο.

Ένας καλά καθορισμένος φορτιστής αναφέρει τα δύο επίπεδα ξεχωριστά και τα προϊόντα αυτής της σειράς συνήθως αναφέρουν μια έκδοση πρωτοκόλλου backend μαζί με τα πρωτόκολλα από την πλευρά του οχήματος που υποστηρίζουν. Το 120 και 180 kW προδιαγραφή σταθμού το κάνει αυτό και ο διαχωρισμός είναι αυτό που κάνει τις δύο απαιτήσεις ξεχωριστά ελέγξιμες.

Πώς να το γράψετε αυτό σε μια απαίτηση

Μια απαίτηση που δεν μπορεί να ελεγχθεί δεν είναι απαίτηση. Τέσσερις γραμμές το καθιστούν ελέγξιμο.

Αναφέρετε το πρωτόκολλο και την έκδοση από την πλευρά του οχήματος που πρέπει να υποστηρίζει ο φορτιστής και εάν απαιτείται αυτόματη εξουσιοδότηση σε αυτήν τη διεπαφή. Αναφέρετε το πρωτόκολλο και την έκδοση του backend και εάν η συμμόρφωση πρέπει να πιστοποιηθεί ή απλώς να δηλωθεί. Δηλώστε την εναλλακτική συμπεριφορά όταν οποιαδήποτε διαπραγμάτευση αποτυγχάνει, επειδή ένας ιστότοπος που πέφτει σιωπηλά σε μια λειτουργία χωρίς έλεγχο ταυτότητας είναι πρόβλημα εσόδων. Και αναφέρετε ποια αποδεικτικά στοιχεία γίνονται δεκτά: αριθμός πιστοποιητικού, έκθεση δοκιμής ή κοινή δοκιμή με την πλατφόρμα που σκοπεύει να χρησιμοποιήσει ο χειριστής.

Το τελευταίο από αυτά είναι αυτό που πιάνει τα περισσότερα έργα. Η δοκιμή συμμόρφωσης αποδεικνύει ότι ένα προϊόν ταιριάζει με μια προδιαγραφή. Η δοκιμή ενσωμάτωσης αποδεικνύει ότι δύο προϊόντα συνεργάζονται. Τα έγγραφα προμηθειών ζητούν συχνά το πρώτο και χρειάζονται το δεύτερο, και το κενό γίνεται ορατό μόνο μετά την παράδοση του υλικού.

Η σχέση μεταξύ αυτών των πρωτοκόλλων και της διαχείρισης φορτίου είναι αρκετά στενή ώστε να προκαλεί τη δική της σύγχυση: ένα έξυπνο προφίλ φόρτισης που παραδίδεται μέσω του πρωτοκόλλου backend είναι μια οδηγία προς τον φορτιστή, ο οποίος στη συνέχεια πρέπει να το τιμήσει σε ό,τι δέχεται το όχημα. Αυτή η αλληλεπίδραση αντιμετωπίζεται στη σημείωση στο load management, το οποίο περιγράφει πού τελειώνει η εντολή και πού αρχίζουν τα όρια του ίδιου του οχήματος.

Για τους περισσότερους χειριστές η πρακτική συνέπεια είναι μια λίστα ελέγχου και όχι ένας επανασχεδιασμός. Γράψτε τις δύο απαιτήσεις πρωτοκόλλου σε ξεχωριστές γραμμές, ονομάστε την έκδοση για καθεμία, ρωτήστε τι συμβαίνει όταν η διαπραγμάτευση αποτυγχάνει και δοκιμάστε τον συνδυασμό πριν ανοίξει ο ιστότοπος και όχι μετά την πρώτη καταγγελία.