Phân tích quy trình vận hành hoàn chỉnh cho các giao thức truyền thông giữa các trạm sạc DC.
Sơ đồ này minh họa trình tự giao tiếp hoàn chỉnh giữa xe điện (EV) và thiết bị cung cấp điện cho xe điện (EVSE) trong quá trình sạc nhanh DC, dựa trên các giao thức ISO 15118-2 / DIN 70121. Có bốn vai trò tham gia trong sơ đồ:
Bộ điều khiển EV (Bao gồm xử lý tín hiệu IEC 61851-1 CP)
Bộ điều khiển giao tiếp xe điện (EVCC)
SECC (Bộ điều khiển truyền thông thiết bị cung cấp)
Bộ điều khiển EVSE (Bao gồm xử lý tín hiệu IEC 61851-1 CP)
Văn bản dọc bên trái giải thích ý nghĩa của các trạng thái CP (Control Pilot): Trạng thái A (+12V) = xe chưa được kết nối; Trạng thái B (+9V) = xe được phát hiện nhưng chưa sẵn sàng sạc; Trạng thái C (+6V) = xe được phát hiện và sẵn sàng sạc. Toàn bộ quy trình được chia thành sáu giai đoạn được mã hóa bằng màu sắc, được giải thích chi tiết bên dưới.
I. Kết nối ban đầu (Trạng thái A → Trạng thái B)
1
Cắm điện, chuyển sang Trạng thái BSau khi cắm đầu nối sạc vào xe, điện trở CP ở phía xe điện sẽ thay đổi.Trạm sạc xe điệnKhi phát hiện tín hiệu chu kỳ hoạt động, trạng thái CP chuyển từ A sang B, cho biết “đã phát hiện xe nhưng chưa sẵn sàng sạc”. Tại thời điểm này, cả hai phía đều chuyển sang trạng thái B.
II. Trình tự thiết lập liên lạc (Giai đoạn thiết lập liên lạc; khối màu xanh lá cây đầu tiên)
1
Thiết lập kết nối dựa trên IP thông qua PLCQuá trình ghép nối lớp vật lý (quá trình SLAC) giữa xe và trạm sạc được hoàn tất bằng cách sử dụng Giao tiếp qua đường dây điện (PLC—cụ thể là HomePlug Green PHY đã đề cập trước đó trong báo cáo), tiếp theo là thiết lập kết nối mạng dựa trên IPv6 (phát hiện SDP và thiết lập kết nối TCP). Bước này tương ứng với các khía cạnh lớp liên kết vật lý/dữ liệu đã được phân tích trước đó.
2
supportedAppProtocolReq / -ResEVCC gửi cho SECC một danh sách các phiên bản giao thức lớp ứng dụng mà nó hỗ trợ (ví dụ: DIN 70121, ISO 15118-2, v.v.). SECC chọn một phiên bản giao thức được cả hai bên hỗ trợ và phản hồi, từ đó xác định "phương ngữ" giao thức sẽ được sử dụng cho các giao tiếp tiếp theo.
3
SessionSetupReq / -ResEVCC khởi tạo yêu cầu thiết lập phiên (chứa ID của EVCC), và SECC chỉ định hoặc xác nhận ID phiên. Một phiên giao tiếp V2G được thiết lập chính thức giữa hai bên, và tất cả các thông điệp tiếp theo đều mang ID phiên này.
III. Trình tự nhận dạng, xác thực và ủy quyền (Phần màu xanh lá cây, khối thứ hai)
1
Yêu cầu khám phá dịch vụ / -ResEVCC truy vấn SECC về các dịch vụ được hỗ trợ (ví dụ: sạc DC, dịch vụ giá trị gia tăng) và phương thức thanh toán (ví dụ: EIM - Phương tiện nhận dạng bên ngoài - hoặc xác thực chứng chỉ dựa trên hợp đồng).
2
(Tùy chọn) ServiceDetailReq / -ResNếu có các dịch vụ giá trị gia tăng, EVCC có thể truy vấn thêm các thông số chi tiết cho một dịch vụ cụ thể.
3
Yêu cầu lựa chọn dịch vụ thanh toán / -ResEVCC lựa chọn dịch vụ và phương thức thanh toán sẽ sử dụng và thông báo cho SECC.
4
(Tùy chọn) CertificateInstallationReq / -ResNếu xe chưa được cài đặt Giấy chứng nhận Hợp đồng, nó có thể sử dụng thông báo này để yêu cầu cài đặt từ hệ thống phụ trợ (được chuyển tiếp qua SECC) cho các trường hợp Cắm và Sạc.
5
(Tùy chọn) CertificateUpdateReq / -ResNếu xe đã có Giấy chứng nhận hợp đồng nhưng giấy chứng nhận sắp hết hạn, cần phải cập nhật giấy chứng nhận.
6
(Tùy chọn) Chi tiết thanh toánReq / -ResNếu phương thức thanh toán được chọn là “Hợp đồng” (tức là thanh toán tự động thông qua xác thực chứng chỉ hợp đồng, được gọi là Plug & Charge), EVCC sẽ gửi thông tin liên quan đến thanh toán, chẳng hạn như chuỗi chứng chỉ, để xác thực.
7
Yêu cầu ủy quyền / -ResBộ điều khiển sạc xe điện (EVCC) yêu cầu ủy quyền để bắt đầu sạc, và bộ điều khiển sạc an toàn (SECC) xác nhận rằng xe/người dùng đã được ủy quyền (thông qua chứng chỉ, quẹt thẻ bên ngoài hoặc ủy quyền qua ứng dụng); bước này có thể yêu cầu kiểm tra định kỳ cho đến khi trạng thái ủy quyền chuyển sang "Hoàn tất".
IV. Thiết lập mục tiêu và lập lịch sạc (Giai đoạn thiết lập mục tiêu và lập lịch sạc; phần màu xanh lá cây thứ ba)
1
ChargeParameterDiscoveryReq / -ResBộ điều khiển sạc xe điện (EVCC) báo cáo các yêu cầu về thông số sạc của xe (chẳng hạn như điện áp/dòng điện/công suất tối đa, trạng thái sạc hiện tại của pin, nhu cầu năng lượng, v.v.), và bộ điều khiển sạc điện (SECC) phản hồi bằng các thông số khả năng sạc có sẵn từ phía trạm sạc xe điện (điện áp/dòng điện/công suất đầu ra tối đa, v.v.); dựa trên thông tin này, hai bên sẽ đàm phán một đường cong sạc khả thi.
2
Chuyển sang trạng thái CSau khi quá trình đàm phán thông số hoàn tất, điện trở CP ở phía xe điện sẽ thay đổi một lần nữa (thao tác này thường đi kèm với việc chuẩn bị đóng tiếp điểm), và trạng thái CP chuyển từ B sang C, báo hiệu rằng “xe đã sẵn sàng và có thể bắt đầu sạc”.
3
Các nhà tiếp xúc gần(Hoạt động phía EVSE): Khi phát hiện Trạng thái C, EVSE đóng các công tắc tơ DC để chuẩn bị cho việc cấp điện áp tiếp theo (dòng điện thực tế chưa chảy; cần phải kiểm tra cách điện/cáp trước).
4
Vòng lặp: CableCheckReq / -ResEVCC và SECC trao đổi thông tin theo chu kỳ để thực hiện kiểm tra cách điện trên cáp sạc, xác nhận sự cách điện đúng cách với đất cho cả cáp và mạch phía xe; trạng thái EVSEProcessing cho biết liệu quá trình kiểm tra đã hoàn tất hay chưa (vòng lặp chỉ kết thúc khi trạng thái là “Finished”).
5
Vòng lặp: PreChargeReq / -ResTrong giai đoạn sạc sơ bộ, bộ sạc EVSE điều chỉnh từ từ điện áp đầu ra để phù hợp với điện áp pin của xe, ngăn ngừa hiện tượng tăng đột biến dòng điện quá mức khi đóng các tiếp điểm chính. Bộ điều khiển sạc EVCC liên tục báo cáo điện áp đo được ở phía xe, và vòng lặp chỉ kết thúc khi điện áp khớp nhau (tức là xe điện xác định điện áp đã được điều chỉnh đủ để phù hợp với điện áp của hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo).
6
Yêu cầu cung cấp điện / -ResBộ điều khiển sạc xe điện (EVCC) yêu cầu bắt đầu chính thức việc cung cấp điện (ReadyToChargeState=true); sau khi được SECC xác nhận, các công tắc tơ/bộ nguồn đầu ra của trạm sạc xe điện (EVSE) được kích hoạt và quá trình sạc thực tế bắt đầu.
V. Chu trình sạc / Lập lịch lại (Giai đoạn chu trình sạc/lập lịch lại; khối thứ tư, màu xanh lá cây)
1
CurrentDemandReq / -Res (Loop)Đây là cặp thông điệp cốt lõi, lặp đi lặp lại liên tục trong suốt quá trình sạc. Bộ điều khiển sạc xe điện (EVCC) định kỳ truyền tải điện áp hiện tại và yêu cầu dòng điện của xe (ví dụ: EVTargetCurrent, EVTargetVoltage, EVMaximumCurrentLimit), trong khi bộ điều khiển sạc xe điện (SECC) phản hồi bằng điện áp/dòng điện đầu ra thực tế và trạng thái phía trạm sạc (chẳng hạn như liệu giới hạn dòng điện đã đạt đến hay có lỗi xảy ra hay không). Vòng lặp này duy trì trong suốt toàn bộ quá trình sạc và là tương tác quan trọng để điều chỉnh công suất sạc theo yêu cầu.
2
(Tùy chọn) MeteringReceiptReq / -ResNếu cần xác nhận bằng văn bản về dữ liệu đo lường (ví dụ: liên quan đến hồ sơ thanh toán), EVCC định kỳ gửi yêu cầu xác nhận có chứa các giá trị đo lường đã được ký, và SECC sẽ xác nhận lại. Bước này là tùy chọn và phụ thuộc vào việc logic nghiệp vụ có yêu cầu chữ ký đo lường hay không.
VI. Kết thúc quá trình sạc (Giai đoạn kết thúc sạc; khối màu xanh lá cây thứ năm)
1
Yêu cầu cung cấp điện / -ResKhi xe (hoặc người dùng) quyết định ngừng sạc, EVCC sẽ gửi Yêu cầu Cung cấp Điện với tham số `ReadyToChargeState=false`, thông báo cho SECC ngừng cung cấp điện.
2
Chuyển sang trạng thái BSau khi quá trình cấp điện kết thúc, trạng thái CP chuyển từ C trở lại B, cho thấy mặc dù xe vẫn được kết nối nhưng quá trình sạc đã dừng lại.
3
Công tắc tơ mở(Thao tác phía EVSE): EVSE mở các công tắc tơ DC và ngắt mạch điện cao áp để đảm bảo an toàn.
4
Vòng lặp: WeldingDetectionReq / -ResSau khi các công tắc tơ mở ra, quá trình “Phát hiện hàn” được thực hiện; EVCC/SECC kiểm tra định kỳ xem các công tắc tơ có thực sự không ngắt kết nối do hàn hay không và xác nhận rằng điện áp đầu ra đã thực sự giảm xuống mức an toàn.
5
SessionStopReq / -ResBộ điều khiển EVCC gửi Yêu cầu Dừng Phiên (chỉ định "Kết thúc" hoặc "Tạm dừng"). Sau khi SECC xác nhận, toàn bộ phiên giao tiếp V2G chính thức được đóng lại và quá trình sạc kết thúc.
Tóm tắt logic tổng thể
Về bản chất, sơ đồ trình tự này minh họa toàn bộ quy trình khép kín của sạc DC: từ kết nối vật lý → đàm phán mạng và giao thức → xác thực và ủy quyền danh tính → đàm phán thông số và kiểm tra an toàn (cách điện/sạc sơ bộ) → cung cấp và điều chỉnh công suất thực tế → kết thúc an toàn. Cụ thể:
Cấp độ máy trạng thái
Trình tự trạng thái CP (A→B→C→B) hoàn toàn phù hợp với toàn bộ quá trình truyền thông, đảm bảo các trạng thái truyền thông luôn đồng bộ với hoạt động của các rơle hoặc công tắc tơ vật lý — một cơ chế cốt lõi để đảm bảo an toàn sạc.
Mức độ tin nhắn
Hầu hết các giai đoạn đều tuân theo mô hình ghép nối “Yêu cầu (Req)/Phản hồi (Res)”. Một số giai đoạn được đánh dấu bằng các chỉ báo vòng lặp (ví dụ: Kiểm tra cáp, Nạp trước, Yêu cầu dòng điện, Phát hiện hàn), cho thấy các tương tác này lặp lại cho đến khi đáp ứng các điều kiện thoát cụ thể (chẳng hạn như khớp điện áp, tuân thủ cách điện hoặc xác nhận ngắt kết nối công tắc tơ).
Các nhánh tùy chọn
(Được biểu thị bằng nhãn màu xám “Tùy chọn: …” trong sơ đồ) thể hiện tính linh hoạt của giao thức trong các tình huống khác nhau — chẳng hạn như cài đặt/cập nhật chứng chỉ, chữ ký đo lường hoặc dịch vụ giá trị gia tăng — không bước nào là bắt buộc đối với mọi phiên tính phí.
