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ISO15118资料整理.docx

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.83M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    ISO15118资料整理
    前言
    第一篇 背景及架构
    （1）基本框架
    （2）关键定义
    次要角色SA
    HLC通信
    无线通信（2019新增）
    RPT和FPT（2019新增）
    回溯（2019新增）
    第二篇 通信
    （1）连接通信模式——半在线（Semi-online）
    （2）连接通信模式——在线（online）
    （3）第七层——应用层V2GMessage
    （4）第六层——表示层EXI
    EXI（Efficient XML Interchange）
    EXI应用层通信设置
    EXI消息安全（仅PnC消息集使用）：摘要签名
    （5）第五层——会话层V2G Transfer Protocol
    协议数据单元框架
    （6）第四层——传输层TCP、UDP、TLS
    TCP
    UDP
    TLS
    第三篇 证书与安全
    （1）数字证书
    证书标准：X.509 v3
    编码格式
    相关文件扩展名
    颁发证书
    （2）证书责任链
    （3）证书签名认证和以及签名计算方法
    （4）ISO15118证书种类
    V2G Root Certificates
    Mobility Operator Root Certificate
    Contract Certificate
    SECC Certificate
    Private Operate Root Certificate
    OEM Provision Certificate
    OEM Root Certificate
    （5）ISO15118证书关系
    证书链层级
    证书与实体间的关系
    第四篇 会话交互
    （1）握手
    EVCC发送supportedAppProtocolReq消息给SECC
    SECC响应supportedAppRrotocolRes消息给EVCC
    示例
    另一个示例
    （2）消息结构定义
    V2G Message definition
    V2G Message Header Definition
    V2G Message Body Definition
    （3）会话
    EVCC会话处理原则
    SECC会话处理原则
    （4）V2G基本消息
    SessionSetupReq/Res
    ServiceDiscoveryReq/Res
    ServiceDetailReq/Res
    PaymentServiceSelectionReq/Res
    PaymentDetailsReq/Res
    AuthorizationReq/Res
    ChargeParameterDiscoveryReq/Res
    PowerDeliveryReq/Res
    CertificateUpdateReq/Res
    CertificateInstallationReq/Res
    SessionStopReq/Res
    MeteringReceiptReq/Res
    （5）直流相关消息
    ChargingStatusReq/Res
    （6）交流相关消息
    CableCheckReq/Res
    PreChargeReq/Res
    CurrentDemandReq/Res
    WeldingDetectionReq/Res
    （7）充电识别模式和消息集定义
    （8）时序和错误处理
    消息序列和交互会话
    会话设置和充电准备
    基于IEC61851-1信号的V2G消息同步处理
    （9）消息序列和错误处理
    错误处理的基本定义
    响应码处理
    请求-响应消息序列
    附录A OPENSSL 测试证书生成
    ISO15118 资料整理 by 吕海博 v1.0
    2 ISO15118 资料整理 目 录 ISO15118 资料整理........................................................................................................................................... 1 前言................................................................................................................................................................3 第一篇 背景及架构......................................................................................................................................4 （1） 基本框架..................................................................................................................................... 4 （2） 关键定义..................................................................................................................................... 4 第二篇 通信..................................................................................................................................................8 （1） 连接通信模式——半在线（Semi-online）......................................................................... 10 （2） 连接通信模式——在线（online）....................................................................................... 11 （3） 第七层——应用层 V2GMessage.............................................................................................. 12 （4） 第六层——表示层 EXI............................................................................................................ 13 （5） 第五层——会话层 V2G Transfer Protocol........................................................................ 20 （6） 第四层——传输层 TCP、UDP、TLS........................................................................................ 21 第三篇 证书与安全....................................................................................................................................25 （1） 数字证书................................................................................................................................... 25 （2） 证书责任链............................................................................................................................... 25 （3） 证书签名认证和以及签名计算方法....................................................................................... 26 （4） ISO15118 证书种类.................................................................................................................. 26 （5） ISO15118 证书关系.................................................................................................................. 27 第四篇 会话交互........................................................................................................................................29 （1） 握手........................................................................................................................................... 29 （2） 消息结构定义........................................................................................................................... 31 （3） 会话........................................................................................................................................... 31 （4） V2G 基本消息............................................................................................................................ 33 （5） 直流相关消息........................................................................................................................... 34 （6） 交流相关消息........................................................................................................................... 35 （7） 充电识别模式和消息集定义................................................................................................... 35 （8） 时序和错误处理....................................................................................................................... 38 （9） 消息序列和错误处理............................................................................................................... 48 附录 A OPENSSL 测试证书生成...............................................................................................................55
    3 ISO15118 资料整理 前言 ISO15118 协议过于庞大，单纯从协议本身，较难描述清楚各个部分主要的职责。因此，编写此文档， 用于整理 ISO15118 协议下各个部分的功能要点，以便进行测试时有据可依。
    4 ISO15118 资料整理 第一篇 背景及架构 本篇主要从欧标充电桩使用的场景叙述整个 ISO15118 的应用架构、应用场景。作为使用 EVCC 或 SECC 之前的一些铺垫内容。 （1） 基本框架 ISO15118 出现的背景，就是为了制定一个“全面”的电动车（EV，Electric Vehicle）与电动车充电 桩（EVSE，Electric Vehicle Supply Equipment）的交互协议。ISO15118 设计的目的是用于详细制定 EV 与 EVSE 之间的通信细节，包含在通信网络中探测并发现车辆，而后建立桩通信控制器（SECC，Supply Equipment Communication Controller）和车辆通讯控制器（EVCC，Electric Vehicle Communication Controller）之间基于 IP（Internet Protocol）协议的通信。 图 1-1 说明了 ISO15118 的一个基本定位，ISO15118 主要是用来处理 EVCC 及 SECC 之间的通信。这里 EVCC 到 SECC 之间的通信支持有线或无线的 HLC（Hign Level Communication，高级双边数字通信）通信。 这个文档同时适用于从充电桩为电动汽车电池充电以及反向电动汽车电池通过充电桩将电能反馈给 图 1-1 ISO15118 架构总览 家庭或者分布式电网。 纵观整个协议，主要阐述了智能识别、无线协商、充电与反向充电控制、优化、支付、负载均衡、网 络安全和私密性等多方面内容。它提供了电动汽车与充电桩之间彼此协作的交互接口。但是并未涉及电动 车内部电池与其他部件的通信。 （2） 关键定义  次要角色 SA 这里牵扯到了次要角色（SA，Secondary Actor）。如果单纯是 EVCC 与 SECC 之间的交互，15118 也就 不值得专门编写一篇文档了。所以对于次要角色，增加了协议的整体复杂度。而此处，次要角色还不是必 要的，有些场景没有次要角色，所以不论 SECC 还是 EVCC 均应该可以智能地处理与次要角色之间的关系。 EVCC 及 SECC 后续文章会继续整理介绍。现在，此处对次要角色 SA 进行一下扩展。  什么是 SA？  什么情况下需要与何种 SA 通信？ 次要角色 SA，相对于主要角色（PA，Primary Actory）。是指在充电过程中，间接起作用或者需要进 行间接交互的角色。共有如下几种次要角色： 缩写 EMOCH 全称 E-Mobility Operator Clearing House 电动车运营清算所。其具备的功能有： 功能 and 1 、 验 证 授 权 （ Authentication Authorization）。 2、数据结算（Data Clearing）。 3、财务结算（Financial Clearing）。 4、漫游管理（Roaming Management）。 参考 URL： http://www.doc88.com/p-8478477573435.html 电网需求清算所。其功能主要是： 1、收集电网的电能需求。 2、根据电网状况反馈给 SECC 或 EVCC。 DCH Demand Clearing House
    5 ISO15118 资料整理 3、对接入的 EV 提供充电计划安排建议。 OEM FO Original Equipment Manufacturer 设备制造商。 Fleet Operator 车队调度管理员或机构。主要从事多辆电动车的 营 运 工 作 。 可 与 电 动 车 服 务 提 供 商 （ EMSP ， E-Mobility Service Provider）签订服务合同。 可以理解为交运公司。 电动车服务提供商。其主要功能是： 1、包含常用电量购买（EP）等功能。 2、可以验证来自于 EMOCH 的 EMAIDs。 3、可以发行 EMAID。 电网系统管理机构。其对分布式电网的电压稳定 性负责。涉及到的主要功能为：将电流从干线分 配给终端用户。 可以理解为配电柜。 电表管理员。职责是安装及维护电表。 供电局。 电能管理系统。用于管理控制电网功率传输。 充电站。运营充电桩。 EMSP E-Mobility Service Provider DSO Distribution System Operator MO EP EMS CSO Meter Operator Electricity Provider Energy Management System Charging Station Operator 名词释义： 表 1-1 SA 种类列表 E-Mobility，全称 Electro Mobility，即电动车，包含了混动、氢动等新能源车辆。 Clearing House，在场景中，会多次提到 Clearing House 这个名词。字面意思是清算所。初期产生 于美国内战之前，在当时的期货市场，为了稳定期货交易、保证交易顺利进行并进行合同的标准化而设立 的清算机构。同时，根据维基百科的定义，清算所主要是用来组织和监督结算的机构。 Fleet Operator，这个通常的意思是海港中进行船舶调度管理，也指车队调度。  HLC 通信 ISO15118 中涉及到两种不同的通信概念，即：“基础信号通信”和“HLC”通信。在 ISO15118-1、ISO15118-2 及 ISO15118-20 中特指 HLC 通信。 HLC 包含有身份识别、支付、负载均衡、能源传输控制及增值服务。相对的，“基础信号通信”仅包含 有车辆状态交互、能源传输流程启动及安全控制导引相关的基础内容。 只有 EV 及 EVSE 均配备有 HLC 设备时，才可以进行基于 HLC 模式的信息通信。基于此，目前而言 EV 及 EVSE 均有如下三种情况：不支持、支持、必须。  无线通信（2019 新增） 相较于有限传输，无线通信需要一些额外的要求。例如，在充电过程中在司机接通（plugged-in）前 就应该开启 HLC 通信。尤其是类似电磁波无线充电，这种并没有特别明显的插入（plug-in）操作的充电 过程。 类比于已知的手机无线通信或者局域网无线设备，无线通信的需要建立在“发现”和“协商”的基础 上。SECC 的无线接口应该可以发现电动汽车的识别模块。而与手机无线通信不同的是，手机无线通信允许 用户使用范围内发现的任意接入点，有时这些接入点可能数量超过 20 个，那么它会从中任选一个接入点 进行无线接入。而对于电动车无线充电来说，很多国家考虑到此种情况，禁止电动车在没泊车的情况下进 行无线充电。同时，为了简化司机的充电操作并提供更安全合理的充电服务（避免出现一串可用 SECC）， 在 SECC 端及 EVCC 端均需要做一些特定的处理。 在 SECC 端应做到：1），广播其识别信息及必要的发现及协商握手信息。2），每个 SECC 可以控制一个 或者多个充电桩，然而系统整体的数据通信率不应降低。3），每个充电桩只和一个 SECC 建立链接。 EVCC 端应做到：不需要司机的参与即可发现并进行协商已建立通信。
    6 ISO15118 资料整理 为了简化司机的操作体验，EVCC 中可供选择的有效范围内 SECC 列表是有限的。 图 1-2 单独 SECC 无线充电场景 注：无线通信场景由 ISO15118-1:2019 新增。  RPT 和 FPT（2019 新增） 一些电动车或其他一些电助力车可以当成能源供给使用。它们使用内置电池将储存的电能提供给外部 负载。对于配备有电池的电动车，正向能量传输（FPT，Forward Power Transfer）是对电池充电的必要 要求。而相反，在反向能量传输（RPT，Reverse Power Transfer）中，电动车也可以被看作一个分布式 的能源。 直流正向反向能源传输的系统如下图所示： 直流的正向/反向能源传输系统与此结构类似。但是有不同点，如图 1-3，在交流中双向转换器在 EV 图 1-3 典型的交流（AC）正向/反向能源传输系统
    7 ISO15118 资料整理 中，进行电能的双向切换。而在直流的结构中，此部分双向转换器处于中间方形区域中，此区域称作电动 车能源系统（EV Power System）。 注：反向能量传输相关的场景由 ISO15118-1:2019 新增。  回溯（2019 新增） 回溯的需求为 2019 的协议中新增的内容，其目的是为了增加多方在能源交换时的可信度及可靠性。 注：回溯的相关场景由 ISO15118-1:2019 新增。
    8 ISO15118 资料整理 第二篇 通信 本篇叙述了 SECC 和 EVCC 之间的具体通信流程。从标准 ISO15118-1:2019 中，可以看到其新增了一些 内容，这些新增的内容同时体现在 ISO15118-8 和 ISO15118-20 中。ISO15118-8 中主要是针对无线通信的 定义，而 ISO15118-20 则定义了第二代网络应用协议要求（对应于 ISO15118-2，那是第一代）。 目前 ISO15118-20 这部分官网显示正在准备中，不过后面发布时间标注的 2019，最迟也会在今年发布。所以当 前先以 ISO15118-2 做为通信协议基础描述。 在 ISO15118 协议中，按照 ISO/OSI 七层模型进行了严格分层，保证了各层的独立性。 图 2-1 ISO15118-2 协议 OSI 分层图 如图 2-1 可见 ISO15118-2 处于 OSI 网络分层中的第 3~7 层。而数据链路层和物理层由 ISO15118-3 进 行阐述。因测试需要，可能需要对数据链路层和物理层进行测试。这部分测试需要使用特定的硬件环境进 行。而 3~7 层不属于物理层及数据链路层的内容，故此处可以进行上位机模拟测试。 ISO15118-2 中定义了两种常用的链接通信模式：半在线和在线。下图 2-2 及图 2-3 是半在线和在线模 式的交互时序图。这里重点解释一下半在线，半在线的个人理解就是离线模式。不过和纯粹离线模式不同 的是，这个在 SECC 这一端会每隔一端时间在线一下，获取一些即将过期的授权证书等的操作。
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