I veicoli elettrici continuano a registrare record di vendite anno dopo anno, superando i 2,1 milioni a livello globale nel 2019, secondo lo studio "Global EV Outlook 2020" di IEA (International Energy Agency). Questa crescita è destinata a continuare in considerazione della spinta ecologica verso l'uso di veicoli elettrici. Attualmente, oltre il 90% delle stazioni di ricarica è di tipo privato e caratterizzato da tempi di ricarica piuttosto lunghi. Vi è quindi un grande gap nel mercato dei caricatori, inclusi quelli pubblici che nella maggior parte dei casi non offrono tempi di ricarica adeguati al normale uso dei veicoli, che include spesso tragitti a lunga percorrenza. La velocità nei tempi di ricarica rappresenta quindi la principale opportunità per gli OEM impegnati in questo campo e costituirà il principale driver per la diffusione di veicoli elettrici a discapito di quelli a combustibile. Un'altra sfida del mercato è quella di garantire l'interoperatività tra i vari nodi della rete di caricatori pubblici. Un driver principale d'interoperatività è l'Open Charge Point Protocol (OCPP), un protocollo applicativo per la comunicazione tra le stazioni di ricarica e la gestione centralizzata all'interno di una rete. Questo protocollo rende aperta la rete di ricarica, diminuendo le barriere all'ingresso del mercato, stimolando la concorrenza, l'innovazione e migliorando al contempo la qualità del servizio e i prezzi per i consumatori. Una fetta importante del mercato è rappresentata dai caricabatterie rapidi DC che offrono tempi di ricarica più veloci rispetto ai metodi tradizionali (dalle 10 ore di una carica tradizionale notturna fino a meno di un'ora). L'elettronica per una stazione di ricarica deve fornire le connessioni e le funzionalità necessarie per gli utenti, l'interfaccia, l'elaborazione dei pagamenti nonchè la connessione back-end al sistema di gestione centrale.
I single-board-computer di iEi Integration sono stati utilizzati da un'importante azienda operante a livello globale nel settore delle stazioni di ricarica. In fase di progetto sono state riscontrate alcune sfide applicative che hanno costituito elemento fondante nella selezione dell'hardware da utilizzare. La scelta è ricaduta sulla WAFER-AL-N1, un single-board-computer in formato 3.5" basato su processore dual core Apollo Lake Intel Celeron N3350.
Uno sguardo alla WAFER-AL:
- Processore x86 Apollo Lake Intel Celeron N3350, dual core, TDP 6W per operazioni fanless
- Supporto Windows 10 IoT Enterprise con funzioni di sicurezza e pacchetto multi-lingua
- Connettività di rete estesa con supporto OCPP: Dual GbE LAN, Wi-Fi e socket SIM per connettività 4G LTE
- Supporto per 3 display indipendenti LVDS, VGA, DP++
- Supporto per 6 porte USB di cui 2 USB 3.2 per la connessione della periferia
- Temperatura operativa -20° +70° C
- Disponibilità di lungo termine (minimo 5 anni)
Sviluppo di stazioni di ricarica auto elettriche: le sfide applicative.
Design software > I Sistemi basati su processori ARM e sistema operativo Linux richiedono, per ogni aggiornamento, riscritture di codice complesse e dispendiose in termini di tempo. La flessibilità open source e l'assenza di costi di licenza vengono spesso vanificati dagli oneri di gestione del software Linux rispetto a una soluzione basata su Windows 10 IoT. Questa è stata una delle considerazioni più importanti nella scelta di una piattaforma x86 son supporto Windows 10 IoT.
Connettività di rete > In questo tipo di applicazioni è richiesta continuità di rete per garantire l'interoperatività via OCPP. Tutto ciò richiede sistemi di fallback, il che significa più opzioni di connettività di rete, sia cablata che wireless.
Espandibilità > Le valutazioni di budget hanno tenuto conto delle possibilità d'espansione ed aggiornamento di sistema per meglio preservare l'investimento, sfruttando il potenziale di utilizzo nel lungo termine. Un supporto multi-display è stato preso in considerazione per poter integrare display secondari dall'HMI anche se inizialmente non previsti nel progetto. Un esempio era rappresentato dalla possibilità di implementare funzioni digital signage a fini pubblicitari. In considerazione della proliferazione di dispositivi USB, è stato poi previsto un numero di interfacce aggiuntive per future espansioni. La presenza di socket d'espansione quali Mini PCI Express hanno rappresentato infine una garanzia per l'implementazione di futura di funzioni senza ricorrere a completi re-design di sistema.
Standardizzazione e Supporto di lungo periodo > E' stato essenziale che le piattaforme hardware scelte offrissero un ciclo di vita di lungo termine per preservare l'investimento nel tempo e non dover incorrere in successivi re-design e nuove certificazioni di prodotto. Si è optato all'uso di single board computer in formato standard 3.5"per poter effettuare in futuro re-design di prodotto mantenendo invariata la meccanica.
Temperature operative severe > Gli sbalzi termici rappresentano una delle principali sfide nel design delle stazioni di ricarica elettrica essendo sottoposte ai cicli termici stagionali. Anche all'interno di cabinet protetti gli sbalzi termici possono essere talvolta significativi. Si è optato per soluzioni con un range di temperatura operativa -20° +70°C
Ingombri ridotti e connettività estesa > Gli ingombri ridotti hanno rappresentato un'ulteriore sfida. Una soluzione single-board-computer piuttosto che l'uso di un sistema PC embedded finito, devono garantire il minor ingombro e al tempo stesso il più alto livello di connettività possibile.
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