ChargePilot OCPP Proxy

Geändert am Do, 13 Aug um 7:37 VORMITTAGS

Einführung

ChargePilot ist ein hardwareneutrales Lade- und Lastmanagementsystem für E-Mobilitäts-Ladeinfrastruktur. Es verteilt die verfügbare Leistung auf mehrere Ladepunkte/Anschlüsse unter Berücksichtigung physischer Grenzen (Sicherungen, Leistungsfähigkeiten etc.), regulatorischer Vorgaben (Phasenasymmetrie, Netzanschluss etc.), wirtschaftlicher Rahmenbedingungen (Spitzenlastkappung, Niedertarifzeiten etc.) sowie der Anforderungen der Elektromobilität (Abfahrtszeit, Ladezustand/SoC etc.).

Hierfür nutzt ChargePilot ein lokales Steuerungsgerät, den sogenannten Smart Charging Controller (SCC). Dieser ist über OCPP 1.6J mit den Ladepunkten und über eine proprietäre, TLS-verschlüsselte Verbindung mit dem TMH-Cloud-Backend verbunden. Das folgende Schema zeigt, wie ChargePilot über OCPP 1.6J mit den Ladepunkten und einem Drittanbieter-CSMS verbunden ist.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Datenverbindung. Der SCC öffnet für jeden angeschlossenen Ladepunkt eine eigene WebSocket-Verbindung zum Drittanbieter-System. Wichtige OCPP-Nachrichten werden innerhalb des SCC durch einen Proxy-Dienst direkt von der Ladestation zum Drittanbieter-CSMS und zurück geroutet. Zusätzlich verarbeitet der SCC alle Nachrichten und sendet die erforderlichen Informationen an das TMH-Backend. Zur Absicherung der Verbindung zwischen CSMS und SCC ist eine TLS-verschlüsselte WebSocket-Verbindung zu verwenden.

Konnektivitäts-Setup

Der SCC ist über eine lokale Ethernet-Verbindung direkt mit den Ladestationen verbunden. Bei allen Ladestationen ist ChargePilot als CSMS konfiguriert. Standard-OCPP-Backend-URL von ChargePilot: ws://172.22.0.1:9000

ChargePilot nutzt eine gemeinsame Internetverbindung für die Anbindung an die TMH-Cloud sowie an das Drittanbieter-CSMS. Diese Verbindung kann über Ethernet oder über Mobilfunk (GSM) mit einem zusätzlichen Router hergestellt werden. Ladestationen benötigen somit keine eigene Internetverbindung (d. h. keine eigene SIM-Karte für Mobilfunk-Konnektivität).

Nachrichten

Der OCPP-Proxy leitet alle zulässigen Nachrichten (siehe nachfolgende Tabellen), die vom Drittanbieter-CSMS oder von der Ladestation initiiert wurden, unverändert an die Ladestation bzw. an das Drittanbieter-CSMS weiter. Für das Drittanbieter-CSMS besteht bezüglich der Nachrichten kein Unterschied zu einer direkten Verbindung mit einer Ladestation. Selbst herstellerspezifische Anpassungen im OCPP-Protokoll werden unverändert durchgereicht. ChargePilot „normalisiert“ oder verändert keine Nachrichten.

Dies gilt ebenso für alle signierten Messwerte gemäß deutschem Eichrecht. Der Proxy hat keinen Einfluss auf die Eichrechtskonformität.

Handhabung von OCPP-Nachrichten

Folgende Profile von OCPP 1.6 werden vom Proxy unterstützt:

Vollständig unterstützt	Teilweise unterstützt	Nicht unterstützt
Core	Firmware Management	Reservations
Remote Trigger		Smart Charging
Local Auth List Management

Von der Ladestation initiierte Nachrichten

Nachricht	Proxy-Verhalten
Authorize	Zur Verifizierung an Drittanbieter senden
Boot Notification	Zur Verifizierung an Drittanbieter senden An ChargePilot senden zur Überprüfung gegen die Konfiguration
Data Transfer	An Drittanbieter weiterleiten
Diagnostics Status Notification	Nicht unterstützt
Firmware Status Notification	Nicht unterstützt
Heartbeat	An Drittanbieter weiterleiten
Meter Values	An Drittanbieter weiterleiten
Start Transaction	An Drittanbieter weiterleiten
Stop Transaction	An Drittanbieter weiterleiten
Status Notification	An Drittanbieter weiterleiten
Cancel Reservation Response	Nicht unterstützt
Change Availability Response	An Initiator weiterleiten
Change Configuration Response	An Initiator weiterleiten
Clear Cache Response	An Initiator weiterleiten
Data Transfer Response	An Initiator weiterleiten
Get Configuration Response	An Initiator weiterleiten
Get Diagnostics Response	An Initiator weiterleiten
Get Local List Version Response	An Initiator weiterleiten
Remote Start Transaction Response	An Initiator weiterleiten
Remote Stop Transaction Response	An Initiator weiterleiten
Reserve Now Response	Nicht unterstützt
Reset Response	An Initiator weiterleiten
Send Local List Response	An Initiator weiterleiten
Set Charging Profile Response	Nicht unterstützt
Trigger Message Response	An Initiator weiterleiten
Unlock Connector Response	An Initiator weiterleiten
Update Firmware Response	Nicht unterstützt

Vom Drittanbieter initiierte Nachrichten

Nachricht	Proxy-Verhalten
Authorize Response	Antwort an Ladestation weiterleiten
Boot Notification Response	Wenn beide Backends 'Accepted' senden, wird die Nachricht an die Ladestation weitergeleitet
Data Transfer Response	Antwort an Ladestation weiterleiten
Diagnostics Status Notification Response	Nicht unterstützt
Firmware Status Notification Response	Nicht unterstützt
Heartbeat Response	Verwirft Nachricht (wird von ChargePilot verarbeitet)
Meter Values Response	Antwort an Ladestation weiterleiten
Start Transaction Response	Antwort an Ladestation weiterleiten
Stop Transaction Response	Antwort an Ladestation weiterleiten
Status Notification Response	Antwort an Ladestation weiterleiten
Cancel Reservation	'Rejected' an Drittanbieter senden
Change Availability	Antwort an Ladestation weiterleiten
Change Configuration	Antwort an Ladestation weiterleiten oder je nach Schlüssel ablehnen (siehe unten)
Clear Cache	Antwort an Ladestation weiterleiten
Data Transfer	Antwort an Ladestation weiterleiten
Get Configuration	Antwort an Ladestation weiterleiten
Get Diagnostics	'Rejected' an Drittanbieter senden
Get Local List Version	Antwort an Ladestation weiterleiten
Remote Start Transaction	Antwort an Ladestation weiterleiten
Remote Stop Transaction	Antwort an Ladestation weiterleiten
Reserve Now	'Rejected' an Drittanbieter senden
Reset	Antwort an Ladestation weiterleiten
Send Local List	Antwort an Ladestation weiterleiten
Set Charging Profile	'Rejected' an Drittanbieter senden
Trigger Message	Antwort an Ladestation weiterleiten
Unlock Connector	Antwort an Ladestation weiterleiten
Update Firmware	'Rejected' an Drittanbieter senden

Handhabung der Konfiguration

Konfigurationsschlüssel (Configuration Keys), die von der Ladestation unterstützt werden, können über die Nachricht ChangeConfiguration geändert werden. Der Standardwert für den Schlüssel MeterValueSampleInterval beträgt 300 s. Die Obergrenze sowie der Standardwert für das HeartbeatInterval liegen bei 300 s. Höhere Werte werden entsprechend begrenzt.

Folgende Schlüssel können jedoch nicht geändert werden: MeterValueSampleData

Verschlüsselung

Der folgende Abschnitt beschreibt die Maßnahmen zur Absicherung der Verbindung zwischen dem lokalen Smart Charging Controller von ChargePilot und einem auf OCPP 1.6J basierenden Charging Station Management System (CSMS). Die Empfehlung basiert auf dem Dokument „Improved security for OCPP 1.6-J, Edition 2“, herausgegeben von der OCA (Open Charge Alliance).

TLS mit Basic Authentication

Im Prinzip bildet der SCC das Verhalten des Ladepunkts nach, wie es in Kapitel 2.4 („Improved security for OCPP 1.6J“) des OCA-Whitepapers beschrieben ist. Die Ladepunkte authentifizieren sich über HTTP Basic Authentication. Das CSMS authentifiziert sich mittels eines TLS-Serverzertifikats.

Abbildung 2: Sequenzdiagramm für TLS mit Basic Authentication

Der Benutzername muss der Identität des Ladepunkts (Charge Point Identity) entsprechen. Der CSMS-Anbieter stellt für jeden Ladepunkt auf sicherem Weg ein Passwort bereit. TMH konfiguriert den SCC über die eigene Administrationsanwendung. Das CSMS kann das Passwort über den Parameter AuthorizationKey in der Konfiguration aktualisieren. Bei einem Verbindungsabbruch werden die zuletzt bekannten Zugangsdaten verwendet. Alle von der OCA definierten Fehlerbehandlungen sind wie beschrieben implementiert.

Offline-Zustände

In der folgenden Tabelle ist das Verhalten bei einem Verbindungsabbruch (Offline-Verhalten) dokumentiert:

Situation	Änderungen / Ursachen
Keine Verbindung zwischen Ladestation und SCC	• Der SCC bricht die Verbindung zum Drittanbieter-CSMS ab. Es werden keine Heartbeats, Meter Values etc. gesendet. • In der Ladestation zwischengespeicherte Nachrichten werden gesendet, sobald die Ladestation wieder online ist. • Das Lastmanagement wechselt für diese Ladestation in den Fallback-Modus.
Keine Verbindung zwischen SCC und Drittanbieter-CSMS	• Der SCC bricht die Verbindung zum Drittanbieter-CSMS ab. Es werden keine Heartbeats, Meter Values etc. gesendet. • Der SCC hält die Verbindung zur Ladestation aufrecht. • Im SCC zwischengespeicherte Start- und Stop-Transaction-Nachrichten werden gesendet, sobald die Verbindung zum Drittanbieter-CSMS wiederhergestellt ist. • Das Lastmanagement läuft regulär weiter. • Die Autorisierung funktioniert mit zuvor autorisierten RFID-Karten. • Der SCC versucht alle 30 Sekunden, die Verbindung wiederherzustellen.
Neustart der Ladestation bei getrennter Verbindung zum Drittanbieter-CSMS	• Die Ladestation wird vom SCC abgelehnt, bis sie durch den Drittanbieter verifiziert werden kann.