PnC即插即充充電服務的技術工作原理詳解 -1

1、車輛與充電站之間的信任建立階段

身份驗證：充電站透過SECC（供電設備通訊控制器）證書驗證其身份，而車輛則使用出廠預設的V2G根證書（信任錨）進行交叉驗證。為防止憑證偽造攻擊，系統引入了OCSP（線上憑證狀態協定）。最新的ISO15118-20標準強制要求所有憑證（包括子CA和葉節點憑證）進行即時吊銷驗證，以確保每個通訊鏈路都受到嚴格的合規性監控。

在此階段，車輛（EV）和充電站（EVSE）基於ISO 15118協定進行握手。完成槍插操作並建立數位通訊鏈路後，雙方將協商確定傳輸層安全協定（TLS）的應用版本：

• TLS 1.2在 ISO 15118-2 標準中使用；
• 使用時ISO 15118-20標準，TLS 1.3被採納；

1. 充電站向電動車出示其證書鏈，包括供電設備通訊控制器 (SECC) 證書和充電運營商 (CPO) 中間證書頒發機構 (Sub CA) 證書，以完成車輛的可信身份驗證。
2. 電動車使用預先安裝的信任錨（即在車輛交付給使用者之前預先設定的 V2G 根證書）來驗證充電站提交的完整證書鏈。
3. 電動車將進行證書撤銷狀態驗證：根據 ISO 15118-2 標準，SECC 證書的有效期較短（2-3 個月），CPO 子 CA 證書的撤銷狀態透過線上證書狀態協議 (OCSP) 進行驗證；ISO 15118-20 標準要求所有證書均透過 OCSP 進行撤銷狀態驗證。
4. 所有驗證步驟完成後，電動車即可確認充電站的可信身份，後續的完整通訊資料將採用加密方式傳輸。

2、識別方法協商階段

EIM 和 PnC 之間的互斥邏輯：該協定嚴格禁止對使用者進行「雙重身分識別」。如果偵測到使用者已透過 RFID 或 App 手動啟動充電（EIM 模式），充電站必須自動終止 PnC 觸發過程，以避免重複計費帶來的業務風險。

ISO 15118 標準定義了兩種充電會話識別機制：

• 1. 外部識別手段（EIM）：涵蓋無線射頻識別（RFID）卡、信用卡、行動應用程式、二維碼等；
• 2. 即插即用：基於憑證的全自動身份驗證機制。

核心約束：充電站不得對使用者進行雙重身分識別。若使用者在連接充電槍前已透過RFID卡等外部方式完成身分驗證，充電站應終止即插即用功能；否則，可能導致車輛透過合約證書重複認證，造成重複計費的風險。

3.車輛身份驗證階段

系統選擇即插即用充電模式後，電動車向充電站提交合約證書和相應的行動服務供應商（MSP）子證書。上述憑證整合為完整的憑證鏈，核心身分驗證流程正式啟動。後端將同步執行多項安全檢查，全面保障充電會話的合法性、計費帳戶的有效性，並防範車輛身分偽造風險。

為防止重播攻擊（即駭客攔截授權訊息並重複發送），系統會產生一個 128 位元隨機挑戰碼。車輛必須使用私鑰對挑戰碼進行簽名，充電站則使用合約憑證的公鑰在本地端執行毫秒簽名驗證。這種非對稱加密確保了即時授權的唯一性和不可否認性。

1. 對憑證鏈上荷載堆的有效性進行驗證

充電站或CPO後端系統需要完成以下兩個核心驗證：

• 有效性驗證：確認憑證鏈中的所有憑證均在有效期限內；
• 真偽驗證：驗證從合約憑證到根憑證的完整數位簽章鏈的有效性。

實施本地驗證的前提是充電站已預先設定相應的根證書——通常是 PKI 運營商提供的 V2G 根 CA 證書，在某些情況下，也可能是 MSP 自己的根 CA 證書（應用比例相對較低）。

2. 線上驗證證書吊銷狀態

驗證過程的一部分依賴於線上交互，證書吊銷狀態驗證是核心流程之一。充電站將向憑證中預設的OCSP回應程式發起查詢，以確認以下兩種類型的憑證尚未被撤銷：

• CPO 子 CA 證書（適用於 ISO 15118-2 和 ISO 15118-20 標準）；
• 合約證書（僅適用於 ISO 15118-20 標準）；

3. 帳單帳戶狀態驗證

充電完成後，系統會自動完成從資料交換到資金到帳的整個流程：CPO在驗證證書有效性後，會確認使用者計費合約的有效狀態。系統會從車輛聯網帳號識別碼（EMAID）擷取服務提供者ID，CPMS會將對應的MSP與該ID關聯，以驗證帳號是否處於暫停或登出狀態。

4. 充電過程開始

在確認電動車的身份後，車輛和充電站將按照 ISO 15118 標準進行訊息交換，協商充電參數和時間，並正式開始充電服務。

為了完成 PnC（即插即用）即插即用功能，需要預先設定、儲存和驗證合約證書，並確認車輛端（EV）和樁端（EVSE）內部部署的加密材料系統。

如上所述，在TLS協定係統中：TLS 1.2：符合 ISO 15118-2 標準；TLS 1.3：符合 ISO 15118-20 標準；通訊雙方需要具備兩種類型的核心資料：身份證明資料和信託資料其中，金鑰庫儲存裝置的私鑰和相應的葉子證書，用於證明「身分合法性」；信任清單儲存受信任的 CA 憑證（信任錨），用於驗證對方憑證的有效性並回答「信任邊界」問題。