UNIVERSITA’ POLITECNICA DELLE MARCHE

FACOLTA’ DI INGEGNERIACorso di Laurea in Ingegneria

Elettronica

Relatore:Prof. Chia.moMassimo Conti

Laureando:Gianluca Ritrovati

Sviluppo di applicazione su smartphone con NFC

per la ricarica di veicoli elettrici

• Diffusione di veicoli elettrici plug-in

• Distribuzione capillare di punti di ricarica

(abitazioni, parcheggi, luoghi di lavoro, centri

commerciali, ecc..)

Scenario

ScenarioEffetto della diffusione dei PEV sulla rete urbana di distribuzione*, nel caso di ricarica non controllata

*Fonte: Enea Ricerca sul Sistema Elettrico, «Valutazioni dell’impatto dell’inserimento di veicoli elettrici stradali plug-in sulla rete di distribuzione»

ISO/IEC 15118 : comunicazione bidirezionale tra veicolo e stazione di carica

Funzionalità previste:• Autenticazione al servizio• Fatturazione • Verifica disponibilità energia da rete• Verifica compatibilità fornitura con EV• Altri servizi a pagamento (internet,

informazioni ecc.)

ISO/IEC 15118EV

Stato dell’arte

EVSE

• Velocizzare il setup di una sessione

• Migliorare l’interazione cliente – veicolo –

stazione

• Sviluppare un sistema rapido per micro-

pagamenti

• Controllare in remoto lo stato di carica

Obiettivi

• Autenticazione• Pagamento• Scelta dei parametri di carica• Controllo remoto della carica• Servizi aggiuntivi

(Internet,Gps,ecc.)

EV

Bluetooth

Bluetooth

Bluetooth

NFC

Soluzione proposta

EVSE

Hardware

Reader\writer NFC SCL3711 • Compatibilità multi-protocollo • Basato su modulo NXP PN533• Comunicazione NFC peer-to-peer

Samsung Galaxy Nexus• Android Jelly Bean 4.2• NFC• Bluetooth

2 x PC Intel Core 2 Duo• Windows 7 64 bit

Hardware

EmulatoreStazione (EVSE)

EmulatoreVeicolo (EV)

Reader NFCSmartphone

Protocollo di comunicazione ISO/IEC 15118

Protocollo ridefinito

Modifiche apportate

rispetto a ISO 15118:

• Fase di

autenticazione

• Fase di set

parametri

Messaggi del protocolloIl protocollo ISO utilizza messaggi XML composti da un Header e un Body

Near Field CommunicationTecnologia di comunicazione a corto raggio Basato su tecnologia RFID a 13,56 MHz Velocità di trasmissione di 424 kbps Distanza operativa circa 5 cm

Uso nel progetto:

• Velocizzare connessione

Bluetooth

• Autenticazione al servizio

• Pagamento del servizio

Modalità Peer To

Peer

Protocollo Peer To Peer NFC

NDEF

SNEP

LLCP

ISO 18092 (NFC-DEP)

Logical Link Control ProtocolTrasporto orientato alla connessione (controllo, garanzia di ricezione, re-invio)

Simple Ndef Exchange ProtocolFrammentazione di messaggi troppo lunghi per LLCP

NFC Data Exchange ProtocolFormato dati scambiati via NFC

Comunicazione RFID tra dispositivi

Livello crescente della comunicazione

Cooperazione di più protocolli definiti da NFC Forum

Peer To Peer NFC

NDEF

SNEP

LLCP

ISO 18092 (Istruzioni PN53x)

Android Windows

Android O.S.

Android APILLCPManager

(VB.NET)

Libnfc (C++)

p2pNFC

Peer To Peer NFCRicezione messaggio NDEF frammentato

Peer To Peer NFC

p2pNFC

Invio messaggio NDEF frammentato

Software sviluppato

• Applicazione Android (Client):

o Gestione dati NFCo Servizio di connessione

Bluetootho Interfacce utente o Macchina a statio Parsing messaggi V2G

o Ambiente Eclipse 3.7 o Android SDK 15

Software sviluppato

• Emulatore EVSE (Server):

o Implementazione p2p NFCo Macchina a statio Gestione databaseo Parsing messaggi V2G

o Visual Basic 2010o Visual C++ (per Libnfc)

• Emulatore EV (Client):

o Macchina a statio Parsing messaggi V2G

Software sviluppato

o Visual Basic 2010

Sessione di caricaSetup connessione Bluetooth

Evitata fase di Discovery Accoppiamento Just Work

Messaggio NFC:

MAC address smartphone

UUID applicazione

MAC address veicolo

EV

connected connected

EVSE

Avviosessione

Sessione di carica

Inserimento

password

Authentication and authorization

EVEVSE

Authentication and authorization

Messaggio NFC

Username Password Credit Card details

Verifica dati autenticazione su database centrale

Verifica dati pagamento presso istituto di credito

OK OK

EV

Sessione di carica

EVSE

Stato batteria Lista dei piani

di carica compatibili

Sessione di carica

Stato batteria Parametri

elettrici supportati

Target setting and charge scheduling

EVEVSE

Target setting and charge scheduling

• Piani di carica

• Autonomia (GPS)

• Ora di termine

carica

• Livello carica

Setting options

Sessione di carica

Piano di carica scelto

Quantità di carica

OKStart

sessionReady?

Target setting and charge scheduling

EV

Sessione di carica

EVSE

I dettagli della sessione vengono registrati nel database centrale

Meter

Info

Charge controlSessione di carica

Misura ciclica di carica erogata (EVSE) e carica acquisita (EV)

EVEVSE

End Of

Charge

End of charging processSessione di carica

Carica desiderata raggiunta

EVEVSE

Un esempio di applicazione

Con questa applicazione:

• Avvicinando lo smartphone alla colonnina viene abilitato l’accesso al servizio e il pagamento

• Il processo di carica potrà essere seguito in remoto

Sviluppi futuri

• Aggiornamento con i nuovi rilasci della specifica

ISO

• Implementazione di servizi aggiuntivi (carica

differita, GPS, CAN bus…)

• Accoppiamento Bluetooth OOB per maggiore

sicurezza

• Possibilità di seguire il processo una volta

lasciata la rete Bluetooth, mediante servizio

web-based

Grazie per l’attenzione!