ระบบจัดการสถานีชาร์จ (CSMS) คืออะไร?

ความหมายและศัพท์เฉพาะของ CSMS ในระบบนิเวศการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า

ระบบ CSMS นั้นเข้าใจได้ง่ายที่สุดว่าคือระบบแบ็กเอนด์ที่รับผิดชอบในการเชื่อมต่อจุดชาร์จ (บางครั้งอาจครอบคลุมหลายสถานที่) ดำเนินการชาร์จ และตรวจสอบสถานะสถานีแบบเรียลไทม์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานให้สูงสุด โดยทั่วไปแล้ว ระบบจะสื่อสารกับเครื่องชาร์จผ่านโปรโตคอลแบบเปิด เพื่อให้เครื่องชาร์จจากผู้ผลิตหลายรายสามารถอยู่ภายใต้การควบคุมการทำงานเดียวกันได้ 

ในบริบทของสถานที่ทำงาน ระบบ CSMS มักถูกอธิบายว่าเป็นศูนย์กลางที่ครอบคลุมการตรวจสอบและควบคุม รวมถึงการเข้าถึงของผู้ใช้ การกระจายพลังงาน และการวิเคราะห์ สำหรับสภาพแวดล้อมขนาดใหญ่ แนวคิดเดียวกันนี้จะขยายไปสู่คุณสมบัติระดับองค์กร เช่น การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ และการบูรณาการกับระบบสิ่งอำนวยความสะดวกหรือระบบพลังงานที่กว้างขึ้น 

วิธีคิดเกี่ยวกับการตั้งชื่อที่ใช้ได้จริงคือ: ตลาดมีตัวเลือกมากมาย บริษัทซอฟต์แวร์สำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแต่ไม่ว่าจะใช้แบรนด์ใดก็ตาม ระบบ CSMS ที่ "แท้จริง" ต้องสามารถส่งมอบฟังก์ชันการทำงานหลักได้อย่างน่าเชื่อถือ (การเชื่อมต่อ การตรวจสอบ การควบคุม และข้อมูล) และสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านการทำงานร่วมกันที่ช่วยลดความเสี่ยงจากการผูกขาด 

ระบบ CSMS ทำงานอย่างไรในทางปฏิบัติ

โดยทั่วไปแล้ว CSMS จะอยู่ระหว่างเครื่องชาร์จและระบบธุรกิจที่เกี่ยวข้อง เครื่องชาร์จจะส่งสถานะและข้อมูลการใช้งานไปยัง CSMS ในขณะที่ CSMS จะออกคำสั่ง (เริ่ม/หยุด การกำหนดค่า การดำเนินการเฟิร์มแวร์ คำสั่งการชาร์จอัจฉริยะ) กลับไปยังเครื่องชาร์จ ในสถาปัตยกรรมหลายๆ แบบ การสื่อสารเหล่านี้จะถูกกำหนดมาตรฐานผ่านโปรโตคอลต่างๆ เช่น OCPP ทำให้ CSMS เดียวสามารถจัดการเครื่องชาร์จจากผู้ผลิตหลายรายได้ 

CSMS ยังมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับบทบาททางการตลาด ตัวอย่างเช่น พนักงานควบคุมจุดชาร์จ (CPO) มีหน้าที่รับผิดชอบด้านความพร้อมใช้งาน การดำเนินงาน และการควบคุมต้นทุนของสถานีชาร์จ ดังนั้นจึงใช้ CSMS ในการบริหารจัดการเครือข่ายในระดับใหญ่ สำหรับการโรมมิ่ง ระบบนิเวศโดยทั่วไปจะประกอบด้วย ผู้ให้บริการระบบขนส่งอิเล็กทรอนิกส์ (eMSPs) (เพื่อให้บริการแก่ผู้ขับขี่รถยนต์ไฟฟ้า) และกลไกการทำงานร่วมกันที่เชื่อมต่อเครือข่ายเข้ากับเครือข่าย 

จากมุมมองของระบบ การใช้งานในปัจจุบันมักแยกการจัดการเฉพาะโปรโตคอล (ตรรกะ "ตัวเชื่อมต่อ" ที่ใช้ OCPP หรือโปรโตคอลอุปกรณ์อื่นๆ) ออกจากตรรกะทางธุรกิจเบื้องหลังของ CSMS ซึ่งจะช่วยลดการหยุดชะงักเมื่อจำเป็นต้องรองรับโปรโตคอลหลายเวอร์ชันหรือเพิ่มประเภทอุปกรณ์ใหม่ในอนาคต ซึ่งเป็นแนวคิดทางสถาปัตยกรรมที่สำคัญในการใช้งานขนาดใหญ่

ความสามารถหลักของระบบจัดการสถานีชาร์จที่ทันสมัย

ระบบ CSMS รวบรวมความสามารถ "เบื้องหลัง" หลายอย่างที่กำหนดว่าการดำเนินงานสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ามีความน่าเชื่อถือ ขยายขนาดได้ และคุ้มค่าในเชิงพาณิชย์หรือไม่ ได้แก่ การตรวจสอบและการดำเนินงานระยะไกล การชาร์จอัจฉริยะและการจัดการโหลด การควบคุมการเข้าถึงของผู้ใช้ การกำหนดราคา/การเรียกเก็บเงิน/การชำระเงิน และการวิเคราะห์/การรายงาน 

การตรวจสอบ การวินิจฉัย และการควบคุมระยะไกล

ในทางปฏิบัติ CSMS คือระบบควบคุมดูแลสุขภาพของสถานีชาร์จ มันติดตามสถานะของเครื่องชาร์จและพอร์ตแบบเรียลไทม์ ตรวจพบข้อผิดพลาด และสนับสนุนการดำเนินการจากระยะไกลซึ่งช่วยลดการเดินทางไปตรวจสอบของช่างและลดเวลาหยุดทำงาน ในบริบทที่ได้รับเงินทุนสนับสนุนจากรัฐบาลกลางสหรัฐฯ หน่วยงานกำกับดูแลคาดหวังอย่างชัดเจนว่าเครือข่ายการชาร์จและเครื่องชาร์จจะต้องสนับสนุนระบบดังกล่าว การตรวจสอบระยะไกล การวินิจฉัย การควบคุม และการจัดการการชาร์จอัจฉริยะ—ซึ่งในทางปฏิบัติหมายถึงเวิร์กโฟลว์ที่ขับเคลื่อนด้วย CSMS สำหรับการแจ้งเตือน การคัดกรอง และการแก้ไขปัญหาจากระยะไกล 

แนวทางที่เน้นการใช้งานในสถานที่ทำงานยังระบุว่าการตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการจัดการระยะไกลเป็นคุณสมบัติพื้นฐานสำหรับระบบ CSMS เนื่องจากหากไม่มีคุณสมบัติเหล่านี้ ผู้ปฏิบัติงานจะไม่สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วเมื่อเครื่องชาร์จออฟไลน์หรือทำงานผิดปกติ 

การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานและการจัดการโหลด

เมื่อการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ข้อจำกัดด้านกำลังการผลิตไฟฟ้าและความต้องการสูงสุดจะกลายเป็นปัญหาคอขวดในการดำเนินงาน ระบบ CSMS จะแก้ไขปัญหานี้โดยการประสานพฤติกรรมการชาร์จระหว่างพอร์ตต่างๆ (และบางครั้งระหว่างไซต์ต่างๆ) โดยปรับสมดุลพลังงานที่มีอยู่เพื่อให้รถยนต์จำนวนมากขึ้นสามารถชาร์จได้โดยไม่เกินขีดจำกัดของไซต์ แนวทางปฏิบัติในอุตสาหกรรมมักเรียกสิ่งนี้ว่า "การจัดการโหลด" หรือ "การชาร์จอัจฉริยะ" และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นความแตกต่างระหว่างการตรวจสอบขั้นพื้นฐานและการดำเนินงานที่ปรับขนาดได้ 

หน่วยงานกำกับดูแลเน้นย้ำถึงความสำคัญของฟังก์ชันการทำงานอัจฉริยะ ในสหราชอาณาจักร แนวทางการใช้งานจุดชาร์จอัจฉริยะได้อธิบายถึงกฎระเบียบที่ออกแบบมาเพื่อให้มั่นใจได้ว่าจุดชาร์จสามารถเปลี่ยนช่วงเวลาการชาร์จไปยังช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายต่ำหรือมีพลังงานหมุนเวียนพร้อมใช้งานสูงขึ้น ซึ่งผลลัพธ์ดังกล่าว ในการใช้งานแบบจัดการ มักจะถูกควบคุมผ่านแพลตฟอร์มการจัดการและตรรกะการกำหนดตารางเวลา/ควบคุมของแพลตฟอร์มนั้น 

การควบคุมการเข้าถึงและการตรวจสอบสิทธิ์ผู้ใช้

โดยทั่วไปแล้ว CSMS จะรวมเครื่องมือระบุตัวตนและการเข้าถึง เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถควบคุมได้ว่าใครสามารถเริ่มเซสชันได้ และภายใต้นโยบายใด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสถานที่ทำงาน อาคารชุด หรือยานพาหนะ วิธีการเข้าถึงทั่วไป ได้แก่ บัตรประจำตัว RFID และการตรวจสอบสิทธิ์ผ่านแอปพลิเคชันบนมือถือ และ CSMS จะดูแลตรรกะสำหรับกฎการอนุญาต กลุ่มผู้ใช้ และบันทึกการตรวจสอบ 

ในสภาพแวดล้อมที่รองรับการโรมมิ่ง การควบคุมการเข้าถึงจะขยายออกไปนอกเหนือจากเครือข่ายเดียว ข้อกำหนดด้านการทำงานร่วมกันระหว่างเครือข่ายมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ผู้ขับขี่รถยนต์ไฟฟ้าสามารถใช้วิธีการระบุตัวตนแบบเดียวกันได้ในเครือข่ายการชาร์จหลายเครือข่าย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการบูรณาการ CSMS กับโปรโตคอลการโรมมิ่งและระบบระบุตัวตน 

การกำหนดราคา การออกใบแจ้งหนี้ และการประมวลผลการชำระเงิน

การดำเนินงานเชิงพาณิชย์ขึ้นอยู่กับการกำหนดราคาที่โปร่งใสและการเรียกเก็บเงินที่ถูกต้อง ในบริบทโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะของสหรัฐฯ ซึ่งอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของ 23 CFR Part 680 ราคาจะต้องแสดงก่อนเริ่มทำธุรกรรม ต้องอิงตาม $/kWh และค่าธรรมเนียมเพิ่มเติมใด ๆ จะต้องแสดงและอธิบายอย่างชัดเจน ซึ่งข้อกำหนดเหล่านี้มักจะถูกนำไปใช้เป็นคุณสมบัติของ CSMS สำหรับการสร้างแบบจำลองอัตราค่าบริการ การบัญชีเซสชัน และการเผยแพร่ตัวเลือกราคาและการชำระเงินผ่าน UI/API 

ในส่วนของการใช้งานโรมมิ่ง OCPI รองรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลอัตราค่าบริการ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการเรียกเก็บเงิน (รวมถึงบันทึกรายละเอียดค่าใช้จ่าย) และข้อมูลแบบเรียลไทม์ เช่น ความพร้อมใช้งานของสถานที่และราคา ซึ่งหมายความว่า CSMS ต้องสร้างและใช้งานข้อมูลเชิงพาณิชย์ที่มีโครงสร้าง ไม่ใช่แค่ข้อมูลการวัดระยะทางของอุปกรณ์เท่านั้น 

การรายงาน การวิเคราะห์ และตัวชี้วัดประสิทธิภาพการดำเนินงาน (KPI)

ระบบ CSMS สร้างข้อมูลอย่างต่อเนื่องเพื่อใช้ในการวางแผนกำลังการผลิต การจัดลำดับความสำคัญของการบำรุงรักษา และเศรษฐศาสตร์ของหน่วย (การใช้งาน พลังงานที่ส่งมอบ จำนวนเซสชัน เวลาหยุดทำงาน รายได้) ข้อกำหนดของสหรัฐฯ สำหรับเครือข่ายที่ได้รับเงินทุนจาก NEVI รวมถึงองค์ประกอบการรายงานที่มีโครงสร้าง เช่น เวลาเริ่มต้น/สิ้นสุดของเซสชัน พลังงานที่จ่ายเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง กำลังไฟฟ้าสูงสุดของเซสชัน วิธีการชำระเงิน เวลาทำงาน และระยะเวลาที่ไฟฟ้าดับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการวิเคราะห์และการรายงานมีความสำคัญต่อการดำเนินงานเครือข่ายการชาร์จในยุคปัจจุบันเพียงใด 

แนวทางการใช้งาน CSMS ในสถานที่ทำงานก็ให้ความสำคัญกับการรายงานและการวิเคราะห์ข้อมูลเช่นกัน เพราะช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานปรับแต่งนโยบาย (เช่น ขีดจำกัดเวลา กฎการเข้าถึง ราคา) และให้เหตุผลในการตัดสินใจขยายธุรกิจโดยอิงจากรูปแบบการใช้งานจริง แทนที่จะอิงจากสมมติฐาน 

OCPP สำหรับการสื่อสารระหว่างเครื่องชาร์จกับ CSMS

เดอะ โปรโตคอลจุดชาร์จแบบเปิด (OCPP) ระบบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบวิธีการสื่อสารที่เป็นมาตรฐานเดียวกันระหว่างจุดชาร์จและระบบส่วนกลาง ทำให้สามารถเชื่อมต่อเครื่องชาร์จหลากหลายประเภทกับแพลตฟอร์มการจัดการที่หลากหลายได้โดยไม่คำนึงถึงผู้ผลิต นี่เป็นกลไกพื้นฐานสำหรับความสามารถในการทำงานร่วมกันและเพื่อหลีกเลี่ยงการพึ่งพาผู้ผลิตรายเดียวในการติดตั้งใช้งานหลายไซต์ 

OCPP มีหลายเวอร์ชันที่ใช้งานอยู่ (รวมถึง OCPP 1.6, OCPP 2.0.1 และ OCPP 2.1) และความแตกต่างของเวอร์ชันมีความสำคัญต่อฟังก์ชันการทำงาน เช่น การจัดการอุปกรณ์ คุณสมบัติด้านความปลอดภัย และความสามารถในการชาร์จอัจฉริยะ ผู้ดูแลโปรโตคอลยังระบุด้วยว่า OCPP 1.6 และ OCPP 2.0.1 ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการวางแผนการย้ายระบบและการรองรับยานพาหนะหลายประเภท 

จากมุมมองด้านกฎระเบียบ มาตรฐาน NEVI ของสหรัฐอเมริกา (23 CFR Part 680) กำหนดให้เครื่องชาร์จต้องเป็นไปตามมาตรฐาน OCPP อย่างชัดเจน (โดยมีข้อกำหนดเวอร์ชันที่ระบุตามวันที่) ซึ่งเน้นย้ำว่าการปฏิบัติตามมาตรฐาน OCPP อาจเป็นเกณฑ์สำคัญสำหรับการนำไปใช้งานที่ได้รับทุนสนับสนุนและการจัดซื้อจัดจ้างภาครัฐ 

OCPI สำหรับการโรมมิ่งและการทำงานร่วมกันระหว่างเครือข่าย

เดอะ อินเทอร์เฟซจุดชาร์จแบบเปิด (OCPI) ระบบนี้รองรับการเชื่อมต่อระหว่างผู้ให้บริการด้านการเดินทางด้วยไฟฟ้า (ที่ให้บริการผู้ขับขี่รถยนต์ไฟฟ้า) และผู้ประกอบการจุดชาร์จ (ที่บริหารจัดการสถานีชาร์จ) ได้รับการออกแบบให้ทำงานแบบสองทางหรือผ่านฮับแบบโรมมิ่ง ทำให้สามารถใช้งาน "โรมมิ่ง" ข้ามเครือข่ายได้ 

ข้อกำหนด OCPI อธิบายถึงการสนับสนุนการอนุญาต การแลกเปลี่ยนข้อมูลจุดชาร์จ (รวมถึงสถานะแบบเรียลไทม์และเหตุการณ์การทำธุรกรรม) การแลกเปลี่ยนบันทึกรายละเอียดการชาร์จ คำสั่งจุดชาร์จระยะไกล และการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการชาร์จอัจฉริยะ ฟังก์ชันเหล่านี้มีความสำคัญเพราะเชื่อมโยง CSMS กับการเข้าถึงของผู้ขับขี่ ความโปร่งใสของราคา เอกสารการชำระเงิน/การเรียกเก็บเงิน และการไหลของคำสั่งข้ามเครือข่าย ไม่ใช่แค่การควบคุมอุปกรณ์ในพื้นที่เท่านั้น 

มาตรฐาน NEVI ของสหรัฐอเมริกายังกำหนดให้เครือข่ายการชาร์จต้องสื่อสารกับเครือข่ายการชาร์จอื่นๆ ตาม OCPI 2.2.1 (ภายในวันที่กำหนด) ทำให้ความสามารถในการใช้งาน OCPI เป็นข้อกำหนดที่จำเป็นในทางปฏิบัติสำหรับสถานการณ์เครือข่ายสาธารณะหลายๆ กรณี 

พร้อมใช้งานตามมาตรฐาน ISO 15118 และระบบ “เสียบปลั๊กและชาร์จ”

แม้ว่า OCPP และ OCPI จะกำหนดส่วนสำคัญของระบบการเชื่อมต่อแบ็กเอนด์ แต่มาตรฐานการสื่อสารระหว่างรถยนต์กับเครื่องชาร์จก็มีอิทธิพลต่อข้อกำหนดของ CSMS ด้วยเช่นกัน มาตรฐาน NEVI กำหนดให้ต้องปฏิบัติตามส่วนประกอบ ISO 15118 สำหรับการสื่อสารระหว่างเครื่องชาร์จกับรถยนต์ไฟฟ้า และระบุไทม์ไลน์ของความสามารถในการเสียบปลั๊กและชาร์จ ซึ่งอาจส่งผลต่อวิธีการที่ CSMS จัดการใบรับรอง ขั้นตอนการอนุญาต และการทดสอบการทำงานร่วมกัน 

โดยทั่วไปแล้ว คำอธิบายในอุตสาหกรรมเกี่ยวกับมาตรฐาน ISO 15118 มักกล่าวถึงบทบาทของมาตรฐานนี้ในการช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถสื่อสารกับสถานีชาร์จได้ เพื่อให้ผู้ขับขี่สามารถเสียบปลั๊กและชาร์จได้โดยไม่ต้องใช้แอปหรือบัตร RFID ซึ่งเป็นเป้าหมายด้านประสบการณ์ที่มักต้องอาศัยการประสานงานระหว่างเฟิร์มแวร์ของเครื่องชาร์จ ระบบแบ็กเอนด์ และโครงสร้างพื้นฐานด้านการระบุตัวตน/การชำระเงิน