Інформаційні технології і протоколи передачі даних у системах зарядки електромобілів

2025;
: cc. 304 - 318
1
Національний університет «Львівська політехніка», кафедра інформаційних систем і мереж, Львів, Україна
2
Національний університет «Львівська політехніка», кафедра інформаційних систем і мереж, Львів, Україна

Стаття представляє комплексний аналіз інноваційних інформаційних технологій, критично важливих для розбудови сучасної інфраструктури зарядних станцій електромобілів. Досліджено вплив цифрових рішень на надійність, безпеку, масштабованість та ефективність зарядних мереж, а також проаналізовано виклики, пов’язані з їх імплементацією. Розглянуто актуальні проблеми галузі, серед яких експоненційне зростання кількості електромобілів, необхідність швидкої та безпечної аутентифікації користувачів, забезпечення безперервного моніторингу стану зарядних станцій в режимі реального часу, інтелектуальна оптимізація процесів зарядки. Особливу увагу приділено питанням забезпечення стабільного зв’язку в умовах нестабільного покриття, сумісності обладнання різних виробників та економічної ефективності впроваджуваних технологій. Спираючись на аналіз передових наукових досліджень, стаття розкриває різні архітектурні підходи до побудови інформаційних систем для зарядних станцій, оцінює їхні переваги та недоліки, а також детально описує механізми взаємодії між електромобілями, зарядними станціями та централізованими системами управління. Представлено огляд сучасних методів кібербезпеки та протоколів автентифікації, адаптованих до специфіки зарядної інфраструктури. У висновках узагальнено результати дослідження та надано обґрунтовані рекомендації щодо вибору та впровадження інформаційних технологій для створення надійної, безпечної, масштабованої та економічно ефективної інфраструктури зарядних станцій. Стаття буде корисною для інженерів-дослідників, розробників програмного забезпечення, операторів зарядних мереж, а також представників енергетичних компаній та державних регуляторів.

  1. Agnihotri, N. (2024, February 19). What are the communication protocols in EVs? EV Engineering & Infrastructure.       https://www.evengineeringonline.com/what-are-the-communication-protocols-in-evs/
  2. Ahmed, M. A., Guerrero, L., & Franco, P. (2024). Network Modeling and Analysis of Internet of Electric Vehicles Architecture for Monitoring Charging Station Networks—A Case Study in Chile. Sustainability, 16(14), 5915– 5915.   https://doi.org/10.3390/su16145915
  3. Al-Alwash, H. M., Eugen Borcoci, Marius-Constantin Vochin, Indika A. M. Balapuwaduge, & Li, F. Y. (2024). Optimization Schedule Schemes for Charging Electric Vehicles: Overview, Challenges, and Solutions. IEEE Access, 1–1. https://doi.org/10.1109/access.2024.3371890
  4. Alcaraz, C., Cumplido, J., & Triviño-Cabrera, A. (2023). OCPP in the spotlight: threats and countermeasures for electric vehicle charging infrastructures 4.0. International Journal of Information Security, 22(5), 1395–1421. https://doi.org/10.1007/s10207-023-00698-8
  5. Ampcontrol. (2025, January 13). The Role of Modbus in EV Charger Infrastructure. Ampcontrol.io; Ampcontrol. https://www.ampcontrol.io/post/the-role-of-modbus-in-ev-charger-infrastructure
  6. Arrow Electronics. (2024, June 12). Analysis of electric vehicle charging architecture and safety protection solutions. Arrow.com. https://www.arrow.com/en/research-and-events/articles/analysis-of-electric-vehicle- charging-architecture-and-safety-protection-solutions
  7. Building a Charging Station Management System with AWS | Amazon Web Services. (2024, September 12). Amazon Web Services. https://aws.amazon.com/blogs/industries/building-a-charging-station-mana... system-with-aws/
  8. Charging Standards. (2025). Vector Informatik GmbH. https://www.vector.com/se/en/know-how/smart- charging/charging-standards/
  9. EV charging - electrical architectures - Electrical Installation Guide. (2023). Electrical-Installation.org. https://www.electrical-installation.org/enwiki/EV_charging_-_electrical_architectures
  10. Gadacz, H. (2021). Evaluation of electric mobility authentication approaches. 1–10. https://doi.org/10.1145/3488904.3493384
  11. Hsaini, S., Ghogho, M., & Charaf, M. E. H . (2022). An OCPP-Based Approach for Electric Vehicle Charging Management. Energies, 15(18), 6735. https://doi.org/10.3390/en15186735
  12. Hübschmann, I. (2021, January 4). The Pros and Cons of Using MQTT Protocol in IoT. Nabto. https://www.nabto.com/mqtt-protocol-iot/
  13. Lesjak, Ž. (2024, Decemeber 17). EV Charging Protocols And Standards: A Comprehensive Guide. Tridens. https://tridenstechnology.com/ev-charging-protocols-standards/
  14. Li, J., Gu, C., Xiang, Y., & Li, F. (2022). Edge-cloud Computing Systems for Smart Grid: State-of-the-art, Architecture, and Applications. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 10(4), 805–817. https://doi.org/10.35833/mpce.2021.000161
  15. Lund, V. V. (2024). Reimagining Data Exchange: OPC UA to MQTT and OCPP Conversion for Mobile Charging Stations (Master's thesis, University of Agder).
  16. Modbus and OCPP: Caburn Telecom (By CSL Group). Caburn Telecom. (2024). https://caburntelecom.com/the- role-of-modbus-ocpp-protocols-in-ev-charge-points/
  17. Mültin, M. (2020, November 15). The basics of Plug & Charge. Switch. https://www.switch-ev.com/blog/basics- of-plug-and-charge
  18. Naga, V. (2021). An Optimal Cloud Based Electric Vehicle Charging System. Asia Pacific Journal of Energy and Environment, 8(2), 39–48. https://doi.org/10.18034/apjee.v8i2.604
  19. On approval of the National Transport Strategy of Ukraine for the period until 2030. Resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine dated May 30, 2018. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/file/text/123/f541675n27.pdf
  20. Pourmirza, Z., & Walker, S. (2021). Electric Vehicle Charging Station: Cyber Security Challenges and Perspective. 2021 IEEE 9th International Conference on Smart Energy Grid Engineering (SEGE). https://doi.org/10.1109/sege52446.2021.9535052
  21. Revolutionizing Electric Vehicle Charging with CAN Bus Technology. (2023). TC CHARGER. https://onboard- charger.com/blogs/on-board-charger/revolutionizing-electric-vehicle-charging-with-can-bus-technology
  22. Should TLS be Omitted to Have a Faster Charging Session Start? (2024). Hubject.com. https://www.hubject.com/blog-posts/should-tls-be-omitted-to-have-a-faster-charging-session-start
  23. SSO for EV charging: Unify authentication  and fortify security. (2023, May 2). AMPECO. https://www.ampeco.com/blog/sso-for-ev-charging-unify-authentication-and-fortify-security/
  24. Striani, S., Pedersen, K. L., Engelhardt, J., & Marinelli, M. (2024). Experimental Investigation of a Distributed Architecture for EV Chargers Performing Frequency Control. World Electric Vehicle Journal, 15(8), 361. https://doi.org/10.3390/wevj15080361
  25. Sturgess, J., Köhler, S., Birnbach, S., & Martinovic, I. (2023). CableAuth: a biometric second factor authentication scheme for electric vehicle charging.
  26. Sule, U., & Kristianto, K. (2024, July 9). Testing the EV ecosystem (part one). Thoughtworks. https://www.thoughtworks.com/en-us/insights/blog/compliance/testing-the-EV-ecosystem-part-one
  27. Sultana, Z., Basha, C. H., & Irfan, M. M. (2024). Communication Protocols for Electric Vehicles: A Comprehensive Analysis. 127–133. https://doi.org/10.1109/icses63445.2024.10763347