【OCPP】ocpp1.6协议第3.13章节SmartCharging介绍及翻译

OCPP 1.6 协议的第 3.13 章 "Smart Charging"（智能充电）主要讨论了充电站和充电管理系统（Charge Point Management System, CPMS）之间关于智能充电功能的通信。这包括负载管理、充电计划、动态调整以及优化能源使用等。以下是此章节的主要内容概述：

智能充电的目标

智能充电的主要目的是通过管理和优化电力使用，确保充电过程的高效和经济性。这通常涉及对多个充电桩的充电负荷进行管理，以避免电网过载，同时在可能的情况下利用低峰电价时间进行充电。

关键功能

Charge Point Max Current:
1. 充电站可以通过获取最大电流设置 (GetConfiguration) 和设置最大电流 (SetConfiguration) 包来动态调整其充电电流，从而确保不会超过其物理和合同允许的最大值。
Charging Profiles:
1. 充电管理系统可以发送 ChargingProfile，这是一个预定义的充电计划和策略，用于管理一个或多个充电站的充电过程。
2. ChargingProfile 包含 ChargingSchedule (充电计划)，包括开始和结束时间以及各时间段的电流和电压设置。
Charging Profile Kinds:
1. Absolute: 绝对时间。充电计划是一个完全的时间表。
2. Recurring: 周期时间。充电计划在某个时间周期内重复执行（如每天）。
3. Relative: 相对时间。充电计划是相对于开始时间的。
Charging Profile Purposes:
1. ChargePointMaxProfile: 适用于整个充电站的充电计划。
2. TxDefaultProfile: 适用于所有交易的默认充电计划。
3. TxProfile: 适用于特定交易的充电计划。
Schedule Types:
1. 允许不同类型的时间表和配置，用于不同的应用场景，如家庭充电、商业充电、公共充电站等等。
Managing & Applying Profiles:
1. 通过命令 SetChargingProfile 和 ClearChargingProfile，充电管理系统可以向充电站发送新的充电计划或者清除现有的充电计划。
2. 充电站需要能够解析这些命令，并根据其内部逻辑应用这些配置，确保电力资源的合理分配和使用。

消息类型

主要涉及的消息类型：

SetChargingProfile：用于下发新的充电计划到指定的充电站或特定的充电端口。
ClearChargingProfile：用于清除既有的充电计划。
GetCompositeSchedule：用于获取充电站或特定端口的合并充电计划，可以了解当前和未来的负载。

消息格式：

这些消息格式详细描述了所需的信息字段及其对应的值类型。例如，SetChargingProfile 的消息格式包括：

充电站连接器 ID
充电计划 ID
充电计划模式（Absolute、Recurring、Relative）
充电计划时间表

负载管理

负载管理是智能充电的一个重要方面。它确保在高峰时段不超载，并利用低谷电价时间进行充电。这可以通过动态调整充电电流和分配充电端口进行实时管理。

动态电量配置

充电站可以根据当前的电力使用情况和优先级动态调整充电电流。这需要连续监控电力使用情况，并根据策略调整电流，以确保不会达到最大电力限制。

总结

OCPP 1.6 协议的第 3.13 章 "Smart Charging" 详述了充电管理系统和充电站如何通过配置充电计划、调整充电电流、管理负载等方式，实现智能充电。这不仅提高了电力使用效率，也有助于避免电网过载，优化充电成本。

整章内容表明了智能充电在电动汽车充电中的重要性，并提供了一套完整的通信协议来支持这些功能的实现。

3.13 SmartCharging智能充电-译文

这一部分是规格要求

中心系统通过smart charging，控制EV的充电功率或电流，或单桩、充电桩组的总能耗。例如，基于电网连接，电网能量可用性，建筑走线，根据能量传输限制控制充电功率或电流。这些限制整合在charging profile中

3.13.1 Charging Profile Purpose充电配置的目的

一个charging profile包含一个charging schedule（时间分隔的list，包含最大充电功率或电流，规定时间段的值，schedule的重现机制）

根据其purpose不同，有3种不同类型的charging profile

· ChargePointMaxProfile

负载均衡场景下，充电桩有一个或多个本地charging profile，限制功率或电流，充电桩的所有枪共享这些profile。此场景下，中心应将ChargingProfilePurpose设置为ChargePointMaxProfile，此profile应将ConnectorId设置为0

· TxDefaultProfile

对于新订单，可使用default schedule强加充电策略。例如一个阻止某天充电的策略。对于此种目的的schedule，ChargingProfilePurpose应设置为TxDefaultProfile

如果TxDefaultProfile设置ConnectorId为0，则此profile适用于所有枪

如果TxDefaultProfile设置ConnectorId>0，则仅适用于指定的枪

当已安装了一个ConnectorId为0的TxDefaultProfile，然后中心发了一个新ConnectorId>0的profile，则TxDefaultProfile的替换应仅针对指定的枪有效

· TxProfile

如果一个订单特定的profile（purpose: TxProfile）出现时，他应该覆盖default charging profile（purpose: TxDefaultProfile），但仅在当前订单期间有效。订单停止后，此profile应被删除。如果对应的枪（TxProfile中指定的）没有活跃的订单，充电桩应丢弃此TxProfile，并在SetChargingProfile.conf时返回错误状态。

应用于订单的最终的schedule约束，是通过组合ChargePointMaxProfile与TxProfile（或TxDefaultProfile）来确定的，以防无TxProfile的情况。TxProfile只能设置ConnctorId>0。

3.13.2 Stacking charging profile堆叠充电配置

允许同purpose的charging profile堆叠，用以描述复杂的calendars。例如，可以定义一个目的 TxDefaultProfile 的充电配置文件，其持续时间和周期为一周，允许在工作日 23:00 至 06:00 以及周末 00:00 至 24:00 进行全功率或电流充电，并在其他时间减少功率与电流。在此之上，可以定义一些其他的TxDefaultProfiles作为例外情况，例如假日。

charging profile的优先级取决于StackLevel参数，任何时点，现行的profile应该是生效的最高Stacklevel的profile，是否生效由validFrom与validTo参数定义。

为避免冲突，一个充电点中不允许存在具有相同stackLevel和Purposes的多个充电配置文件。每当充电点收到具有充电点中已存在的stackLevel和Purposes的充电配置文件时，充电点应替换现有配置文件。

INFO: 更新相同stackLevel与Purposes的charging profile，并且validFrom日期时间在未来的情况下，充电点应替换已安装的profile，并且回到默认行为，直到到达validFrom。建议提供过去的开始时间以防止出现间隙。

INFO: 如果使用无duration的堆叠，则在最高stack level上，充电点将永远不会回落到较低的profile。

3.13.3 Combining charging profile purpose充电配置目的的组合

用于指导charging level的Composite Schedule（下称：组合计划），是一个由不同的ChargingProfilePurpose的现行charging profile的组合

组合计划是基于每个时间分隔的最小值进行计算，注意时间分隔不一定是固定长度，也不一定是同一purpose。这意味着，一个最终的组合计划可能包含不同长度的时间分隔。

任何时点，组合计划的可用功率或电流，是针对ChargePointMaxProfile与TxDefaultProfile（或TxProfile）的合并结果，应该低于或等于合并的schedule中的可用功率或电流的最小值。

多枪情况下，ChargePointMaxProfile的限制值适用于所有枪。所有枪的能量流合计不应该超过ChargePointMaxProfile的设定

3.13.4 Smart Charging Use Cases智能充电示例

这一部分是信息

Smart Charging有多种用户场景，如下3个典型的例子：

·负载平衡

·中心智能充电

·本地智能充电

有一些更复杂的use case，通过2个或更多个use case组合成一个复杂的系统

负载平衡

这一部分是信息

此use case是关于充电桩内部的负载平衡，充电桩控制每个枪的充电计划，充电桩配置一个固定的限值，例如连接电网的最大电流

充电计划的可选字段minChargingRate，可用于充电桩优化枪与枪之间的功率分配，这个参数告知充电桩低于minChargingRate的充电是效率低下的，为选用另一种平衡策略提供了可能性

中心智能充电

这一部分是信息

中心智能充电，是指每个订单的充电计划中的约束由中心决定。中心使用这些计划，来让充电保持在外部系统所强制的限度内。中心直接控制充电桩各枪的限制。

中心智能充电假定充电限制由中心控制，中心收到电网运营商的能力预报，或收到同一或另一形式的源，为部分或所有充电订单，计算充电计划，详情不在本规范讨论范围内。

中央系统强制各枪的充电限制，作为对StartTransaction.req的响应，中央系统可能选择使用TxProfile设置充电限制到具体的订单。

中心智能充电可以通过控制导引信号实现（尽管存在一些限制，因为EV不能通过CP信号传递充电信息）。比如本地智能充电的use case，充电枪通过CP信号可以执行一个充电计划。如下图

上图解释：

·授权后，枪会通过CP信号设置使用的最大电流，这个限制是基于此前从中心收到的（默认）charging profile，EV启动充电，并发送StartTransaction.req给中心

·当充电过程中，枪会持续适配配最大电流或功率，根据充电profile。可选的，在任何时点，中心会为枪发送一个新的charging profile，用作EV充电的限制计划。

本地智能充电

充电桩开启了smart charging后，通过本地控制器而不是中心来控制充电限制。本地smart charging的use case是限制一组充电桩的总功率到一个最大上限。一个典型的案例是，一组车库内的充电桩，电网额定值小于充电桩额定值的总和，另一个应用可能是本地控制器收到关于DSO或本地智能电网节点的功率可用性。

本地智能充电假定存在一个本地控制器用于控制一组充电桩，本地控制器是一个逻辑组件，他可以是一个独立的物理设备，也可以是主桩的一部分。本地控制器实现ocpp协议，并且作为组内成员的ocpp消息的代理，他自己可能有充电枪或可能没有。

在本地智能充电的案例中，本地控制器给充电桩强制充电限制，这些限制可以在充电过程中动态改变，用于保持充电桩组的总功率消耗。这个充电桩组的限制可以预配置在本地控制器中，或通过中央系统配置。

充电计划中的可选字段minChargingRate可用于本地控制器来优化枪与枪之间的功率分配，这个参数告知本地控制器低于minChargingRate的充电是低效率的，为选择另一种平衡策略提供了可能性。

下图展示了本地智能充电桩组设置充电限制的消息序列，这些限制可预置在本地充电控制器或通过中心设置。本地控制器包含这样的逻辑来分配枪与枪的能力，通过调整他们的限制。

下图描述了一个本地智能充电的典型案例的消息序列，为了简化描述，此案例仅涉及单枪

上图解释

·在授权后，枪会通过CP信号设置使用的最大电流，这个限制是基于此前从本地控制器收到的（默认）charging profile，EV启动充电，并发送StartTransaction.req给中心

· StartTransaction.req通过本地控制器发给中心，因此本地控制器知道启动了一个订单，本地控制器只是在充电桩与中心之间透传这个消息。这样，中心可以对本地智能充电组内的所有成员进行独立寻址。

当充电过程中，枪会持续适配配最大电流，根据充电profile。可选的，在任何时点，本地控制器会为枪发送一个新的charging profile，用作EV充电的限制计划。可选的，在任何时点，本地控制器可能会发送一个新的charging profile给枪，应被用作对EV的限制计划

3.13.5发现充电桩能力

这一部分是规格要求

已定义的智能充电option可通过扩展方式来使用，因为充电桩的限制与能力不同，中央系统需要可以发现充电桩的特定能力，这点通过标准化的configuration key来保证，一个启用了智能充电的充电桩应该实现，支持上报如下的configuration key，通过GetConfiguration.req PDU

ChargingProfileMaxStackLevel

ChargingScheduleAllowedChargingRateUnit

ChargingScheduleMaxPeriods

MaxChargingProfilesInstalled

所有标准化的configuration key的全集参考章节"Standard Configuration Key Names & Values"

3.13.6 智能充电的离线行为

如果在收到指定订单的charging profile（purpose：TxProfile）后充电桩离线，它应当在本订单期间，持续使用此profile

如果在启动订单前或在指定订单的charging profile（purpose：TxProfile）收到前，它应当使用可用的charging profile，如下0个或多个purpose的从中心收到的profile：

※ ChargingPointMaxProfile

※ TxDefaultProfile

参考章节"Combining Charging Profile Purpose"，确认如何组合不同purpose的charging profile

如果一个充电桩离线，没有任何charging profile，他应执行一个无限制的订单

3.13.7 智能充电的示例数据结构

如下的数据结构描述了一个日常的默认profile，限制功率到6kw从早8点到晚8点

NOTE：充电时使用的相数，受限于充电桩，EV、线缆的能力，如果这三者任一不满足，会使用单相给EV充电

NOTE：在计划或充电会话过程中切换相数，必须小心，一些EV不支持3相会导致物理损坏，通过configuration key：connectorswitch3to1phasesupported，充电桩可以反馈其是否支持在订单中进行相数切换

TIPS：在DST生效或失效的日期，一个特别的profile会需要用到（例如：相对profile）