1. UNIVERSITA’ POLITECNICA DELLE MARCHE
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica
Sviluppo di applicazione su smartphone con NFC
per la ricarica di veicoli elettrici
Relatore:
Laureando:
Prof. Chia.mo
Gianluca Ritrovati
Massimo Conti

2. Scenario
• Diffusione di veicoli elettrici plug-in
• Distribuzione capillare di punti di ricarica
(abitazioni, parcheggi, luoghi di lavoro, centri
commerciali, ecc..)

3. Scenario
Effetto 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»

4. Stato dell’arte
ISO/IEC 15118 : comunicazione bidirezionale tra
veicolo e stazione di carica
ISO/IEC 15118
EV
EVSE
Funzionalità previste:
• Autenticazione al servizio
• Fatturazione
• Verifica disponibilità energia da rete
• Verifica compatibilità fornitura con EV
• Altri servizi a pagamento (internet, informazioni ecc.)

5. Obiettivi
• 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

6. Soluzione proposta
EVSE
Bluetooth EV
• Autenticazione
• Pagamento
• Scelta dei parametri di carica
• Controllo remoto della carica
• Servizi aggiuntivi (Internet,Gps,ecc.)

7. Hardware
 Samsung Galaxy Nexus
• Android Jelly Bean 4.2
• NFC
• Bluetooth
 2 x PC Intel Core 2 Duo
• Windows 7 64 bit
 Readerwriter NFC SCL3711
• Compatibilità multi-protocollo
• Basato su modulo NXP PN533
• Comunicazione NFC peer-to-peer

8. Hardware
Emulatore Emulatore
Stazione (EVSE) Veicolo (EV)
Smartphone
Reader NFC

9. Protocollo di
comunicazione
ISO/IEC 15118

10. Protocollo
ridefinito
Modifiche apportate
rispetto a ISO 15118:
• Fase di autenticazione
• Fase di set parametri

11. Messaggi del protocollo
Il protocollo ISO utilizza messaggi XML composti da
un Header e un Body

12. Near Field Communication
Tecnologia 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
Modalità
Peer To Peer
• Pagamento del servizio

13. Protocollo Peer To Peer NFC
Cooperazione di più protocolli definiti da NFC Forum
NFC Data Exchange Protocol
NDEF Formato dati scambiati via NFC
Simple Ndef Exchange Protocol
SNEP Frammentazione di messaggi troppo
lunghi per LLCP
Logical Link Control Protocol
LLCP Trasporto orientato alla connessione
(controllo, garanzia di ricezione, re-invio)
ISO 18092 (NFC-DEP) Comunicazione RFID tra dispositivi
Livello crescente della comunicazione

14. Peer To Peer NFC
Android Windows
Android API NDEF
LLCPManager
SNEP (VB.NET)
Android O.S. LLCP
ISO 18092
(Istruzioni PN53x)
Libnfc (C++)

15. Peer To Peer NFC
Ricezione messaggio NDEF frammentato
p2p
NFC

16. Peer To Peer NFC
Invio messaggio NDEF frammentato
p2p
NFC

17. Software sviluppato
o Ambiente Eclipse 3.7
o Android SDK 15
• Applicazione Android (Client):
o Gestione dati NFC
o Servizio di connessione Bluetooth
o Interfacce utente
o Macchina a stati
o Parsing messaggi V2G

18. Software sviluppato
o Visual Basic 2010
o Visual C++ (per Libnfc)
• Emulatore EVSE (Server):
o Implementazione p2p NFC
o Macchina a stati
o Gestione database
o Parsing messaggi V2G

19. Software sviluppato
o Visual Basic 2010
• Emulatore EV (Client):
o Macchina a stati
o Parsing messaggi V2G

20. Sessione di carica
Setup connessione Bluetooth
EVSE
EV
Messaggio NFC:
 MAC address smartphone  Evitata fase di Discovery
 UUID applicazione  Accoppiamento Just Work
 MAC address veicolo

21. Sessione di carica
Authentication and authorization
EVSE
EV
Avvio
sessione
Inserimento
password

22. Sessione di carica
Authentication and authorization
EVSE
EV
Messaggio NFC
 Username  Verifica dati autenticazione
 Password su database centrale
 Credit Card details  Verifica dati pagamento
presso istituto di credito

23. Sessione di carica
Target setting and charge scheduling
EVSE
EV
 Stato batteria  Stato batteria
 Lista dei piani di  Parametri elettrici
carica compatibili supportati

24. Sessione di carica
Target setting and charge scheduling
Setting options
• Piani di carica
• Autonomia (GPS)
• Ora di termine carica
• Livello carica

25. Sessione di carica
Target setting and charge scheduling
EVSE
EV
 Piano di carica scelto I dettagli della sessione
 Quantità di carica vengono registrati nel
database centrale

26. Sessione di carica
Charge control
EVSE
EV
 Misura ciclica di
carica erogata (EVSE)
e carica acquisita (EV)

27. Sessione di carica
End of charging process
EVSE
EV
 Carica desiderata
raggiunta

28. 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

29. 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

30. Grazie per l’attenzione!