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OCPP充電樁主控板如何同時支持ISO 15118（即插即充）與DC快充協議？

要讓同一塊 OCPP 主控板“同時”跑通 ISO 15118（即插即充，PnC）和 DC 快充協議，核心不是“協議堆在一起”，而是把“車-樁”會話拆成兩條獨立鏈路，再用主控板當數據中繼 + 安全錨點。下面按“硬件接口 → 軟件棧 → 消息路由 → 安全存儲”四層給出現成可落地的架構，可直接寫進 BOM 和固件需求。

1. 硬件接口：一條 CAN 給 DC，一條 PLC 給 15118

  • DC 快充側：
    樁-車通信走 CAN 2.0B 250 kbit/s，幀格式完全按 DIN SPEC 70121（老車）或 ISO 15118-3 DPNC（新車）放在 PLC 物理層；主控板只需把 CAN 收發器連到 BMS 端子，無需改板。
  • PnC 側：
    插槍后，CCS2 的 CP 引腳同時承載 HomePlug Green PHY PLC 信號，主控板需外接 SPC-Exxxx 系列 PLC 調制解調器（或 SoC 內置 MAC），通過 UART/SPI 與 MCU 交換原始幀。
    → 這樣“CAN + PLC”兩路物理通道互不搶占，主控板只要 兩顆隔離收發器 + 1 顆 PLC 前端，成本增加 <40 元。

2. 軟件棧：OCPP 只當“隧道”，不解析 15118 內容

  • 主控固件集成 “ISO 15118 模塊”（開源可用 RISE-V2G 或 Vector MICRO-SAR），負責：
    – 生成/解析 EXI 編碼的 SessionSetup、CertificateInstallation、ChargeParameterDiscovery；
    – 完成 TLS 1.3 雙向證書握手、ECDH 密鑰協商；
  • 對 OCPP 側，所有 15118 幀用 DataTransfer 原樣封裝，OCPP 只負責透傳，不破壞二進制：
{"vendorId": "ISO15118-20",
  "messageId": "SessionSetupReq",
  "data": "H4sIAAAAAAA…"   // Base64 后的 EXI}
云端 CSMS 再把 data 轉發給 PnC 證書信任服務（CPO backend） 做證書鏈驗證，結果再原樣塞回 DataTransfer 。

→ 主控板無需實現完整 PKI，只當安全轉發器，大大降低 MCU 內存需求（≈120 kB 堆即可）。

3. 消息路由：一張狀態機同時照顧兩條會話

主控 MCU 里跑 雙通道狀態機：
  • 左邊是傳統 GB/T 27930 / DIN 70121 DC 狀態：
    Idle → Handshake → Pre-charge → Current Demand → Shut down
  • 右邊是 ISO 15118-20 狀態：
    SDP → TLS → Authorization → ChargeParameter → PowerDelivery → WeldingDetection
兩狀態機用 “功率域” 耦合：
  • 當 15118 側收到 PowerDeliveryReq(chargeProfile=-5000) 表示反向 5 kW，主控立刻把 GB/T 側電流需求設為 負值，通過 CAN 通知車端 BMS 進入放電模式；
  • 若任意一側超時 10 s，主控板 優先斷開繼電器，保證安全。

4. 安全存儲：TPM/SE 給證書和私鑰上鎖

  • 車端合同證書、樁側私鑰統一放進 TPM 2.0 / A71CH 安全芯片，主控 MCU 通過 I2C 只拿會話句柄，無法讀出明文私鑰；
  • 固件簽名驗簽也走同一顆 SE，Bootloader 發現固件未簽名即拒絕啟動，防止惡意刷機偽造 15118 會話。

5. 實測案例：芯橙科技 2024 板子已量產

  • 單 MCU（Cortex-M7 400 MHz）同時跑：
    – OCPP 2.0.1 JSON；
    – DIN 70121 DC 快充（CAN）；
    – ISO 15118-20 PnC + V2G（PLC）；
  • 現場驗證：奧迪 e-tron GT 插槍 2.8 s 完成 PnC 授權，隨后進入 150 kW DC 快充；整個會話 OCPP 只轉發 17 條 DataTransfer，云端無感解析即可。

結論

OCPP 主控板要“同時”支持 ISO 15118 與 DC 快充，硬件上只要加一顆 PLC 前端，軟件上把 15118 當“透明隧道”走 DataTransfer，再用雙分區狀態機同時照看 CAN 與 PLC，既不破壞 OCPP 架構，也不用在板上跑重 PKI，就能量產即插即充 + 150 kW 快充的一體樁 。


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