Plataforma per a la gestió d’estacions de càrrega per a vehicles elèctrics

Abstract

[CA] La mobilitat elèctrica ja és una realitat, amb més vehicles en circulació cada dia. No obstant això, les infraestructures i funcionalitat de suport per a aquest tipus de vehicles, pel que fa a estacions o punts de càrrega, encara són limitades. De fet, donada l’autonomia actual dels vehicles elèctrics, desplaçaments a partir d’una certa distància (al voltant del centenar de quilòmetres) poden generar una dependència amb les estacions de càrrega existents, a causa de l’autonomia efectiva d’aquests vehicles. A més, cal tenir en compte que, amb la tecnologia actual de recàrrega de bateries dels vehicles elèctrics, aquestes parades de recarrega tenen una durada molt més gran que les tradicionals amb carburant. Això condiciona, no només els viatges, sinó també la resta d’usuaris, ja que, si un punt de càrrega està en ús actualment, pot estar-ho durant un període de temps prolongat (típicament entre 30 minuts i 2 hores). Actualment, ja existeixen serveis que permeten geo-localitzar i buscar estacions de càrrega per a una ruta determinada. Aquests serveis aporten informació addicional, com són la ràtio o tipus de càrrega (quilowatts, quilowatts/hora), el proveïdor o tipus de connexió, etc. Utilitzant aquests serveis, ja hi ha navegadors per a aquests vehicles que suggereixen rutes a la destinació (sobretot per a desplaçaments de mitjana-llarga distància), programant en la ruta parades de recarrega (realitzant petits desviaments, si és necessari). No obstant això, encara que aquestes rutes puguen garantir ‘en teoria’ que arribarem a la destinació, pateixen encara d’un problema principal: no poden garantir que quan arribem a aquesta estació, l’estació estiga disponible (no hi haja cap vehicle carregant) i/o amb càrrega suficient per al subministrament (algunes estacions són macro bateries que també es descarreguen i necessiten recarregar-se). En aquest treball es prototiparà un servei que estenga aquests serveis ja existents en l’actualitat. Aquest servei estés oferirà la possibilitat de crear “reserves de càrrega” en un punt de càrrega. Amb aquesta capacitat, aquest servei permetrà, no només consultar quines estacions estan disponibles en una ruta (com ja ocorre), sinó que permetrà “reservar” un temps de càrrega (el precalculat pel navegador) en aquesta estació, i marcar (reservar a priori) que durant aquest període, aquesta estació estarà ocupada. Les estacions que s’adherisquen a aquest servei oferirien mecanismes per a programar aquestes càrregues, de manera que l’accés a elles es realitzaria a través d’un codi de reserva (o algun mecanisme similar). Atés que es té informació sobre les capacitats de càrrega de cada estació, i una reserva de càrrega es realitzaria indicant quanta càrrega es requereix (que traduït en capacitat de càrrega, implica un temps de reserva), serà possible calcular els períodes de temps de càrrega assignats a cada reserva. Per tant, en cas de voler realitzar algun desplaçament amb necessitat de recarrega, es buscaran estacions disponibles, o fins i tot es podrà saber que certa estació està en ús, però en 5 o 10 minuts (per exemple), estarà ja disponible. D’altra banda, podrien fins i tot impedir que un usuari que arribe físicament a l’estació (sense una reserva de càrrega), puga realitzar una càrrega de 30 minuts, si existeix una reserva d'ací a 5 minuts (per exemple). Aquest servei es planteja com una cosa teòrica i com a resultat del projecte, es prototiparà aquest servei de reserves, on s’introduiran vehicles elèctrics, estacions de càrrega i s’habilitarà el servei de reserves. Per a exemplificar la solució, es desenvoluparà un xicotet escenari (simulat) funcional.

[ES] La movilidad eléctrica es ya una realidad y en la que cada día existen más vehículos en circulación. Sin embargo, las infraestructuras y funcionalidd de soporte a este tipo de vehículos, en lo que refiere a estaciones o puntos de carga, es todavía limitada. De hecho, y dada la autonomía actual de los vehículos eléctricos, desplazamientos a partir de cierta distancia (alrededor del centenar de kilómetros) puede generar una dependencia con las estaciones de carga existentes, debido a la autonomía efectiva de estos vehículos.

Además, hay que tener en cuenta que con la tecnología actual de recarga de baterías de los vehículos eléctricos, estas paradas de repostaje tienen una duración mucho mayor a las tradicionales con carburante. Esto condiciona, no sólo los viajes, sino al resto de usuarios, ya que si un punto de carga está en uso actualmente, puede que lo esté durante un periodo de tiempo prolongado (típicamente entre 30 minutos y 2 h).

En la actualidad, ya existen servicios que permiten geolocalizar y buscar estaciones de carga para una ruta determinada. Estos servicios aportan información adicional, como son el ratio o tipo de carga (kilowatios, kilowatios/h), el proveedor y/o tipo de conexión, etc. Utilizando estos servicios, existen ya navegadores para estos vehículos que sugieren rutas al destino (sobretodo para desplazamientos de media-larga distancia), programando en la ruta paradas de repostaje (realizando pequeños desvíos, si es necesario).

Sin embargo, aunque estas rutas puedan garantizar 'en teoría' que llegaremos al destino, sufren todavía de un problema principal: no pueden garantizar que cuando lleguemos a dicha estación, la estación esté disponible (no haya ningún vehículo cargando) y/o con carga suficiente para el abastecimiento (algunas estaciones son macrobaterías que también se descargan y necesitan recargarse).

En este trabajo se prototipará un servicio que extienda estos servicios ya existentes en la actualidad. Este servicio extendido ofrecerá la posibilidad de crear "reservas de carga" en un punto de carga. Con esta capacidad, este servicio permitirá, no sólo consultar qué estaciones están disponibles en una ruta (como ya ocurre), sinó que permitirá "reservar" un tiempo de carga (el precalculado por el navegador) en esta estación, y marcar (reservar a priori) que durante este periodo, esta estación estará ocupada. Las estaciones que se adhieran a este servicio ofrecerían mecanismos para programar estas cargas, de manera que el acceso a ellas se realizaría a través de un código de reserva (o algún mecanismo similar).

Dado que se tiene información sobre las capacidades de carga de cada estación, y una reserva de carga se realizaría indicando cuánta carga se requiere (que traducido en capacidad de carga, implica un tiempo de reserva), será posible calcular los periodos de tiempo de carga asignados a cada reserva. Por lo que, en caso de querer realizar algún desplazamiento con necesidad de repostaje, se buscarán estaciones disponibles, o incluso se podrá saber que cierta estación está en uso, pero en 5 ó 10 minutos (por ejemplo), estará ya dispopnible. Por otra parte, podrían incluso impedir que un usuario que llegue físicamente a la estación (sin una reserva de carga), que pueda realizar una carga de 30 minutos, si existe una reserva dentro de 5 minutos (por ejemplo).

Este servicio se plantea como algo teórico, y que se desarrollará en el ámbito de un laboratorio de internet de las cosas (disponible en el grupo Tatami del instituto de investigación VRAIN), en un servicio ya existente de gestión inteligente de tráfico. Como resultado del proyecto, se prototipará este servicio de reservas, donde se introducirán vehículos eléctricos, estaciones de carga y se habilitará el servicio de reservas. Para ejemplificar la solución, se desarrollará un pequeño escenario (simulado) funcional.

[EN] Electric mobility is already a reality, with more vehicles on the road every day. However, the infrastructure and support functionality for this type of vehicle, in terms of charging stations or points, still limited. In fact, given the current range of electric vehicles, trips beyond a certain distance (around a few hundred kilometres) can create a dependency on existing charging stations due to the effective range of these vehicles. Additionally, it should notice that, with the current battery charging technology of electric vehicles, these charging stops take much longer than traditional fuel stops. This affects not only the trips but also other users, as if a charging point is currently in use, it may be occupied for an extended period (typically between 30 minutes and 2 hours). Currently, there are services that allow geolocating and searching for charging stations along a specific route. These services provide additional information, such as the charge rate or type (kilowatts, kilowatts/hour), the provider and/or type of connection, etc. Using these services, exists already navigators for these vehicles that suggest routes to the destination (especially for medium-long distance trips), scheduling charging stops along the route (making small detours if necessary). However, although these routes can theoretically guarantee that we will reach the destination, they still suffer from a main problem: they cannot guarantee that when we arrive at the station, it will be available (no vehicle charging) and/or with enough charge for supply (some stations are macro batteries that also discharge and need to be recharged). In this work, a service will be prototyped that extends these existing services. This extended service will offer the possibility of creating charging reservations at a charging station. With this capability, this service will allow not only to check which stations are available on a route (as is already the case), but also to reserve a charging time (pre-calculated by the navigator) at this station, and mark (reserve in advance) that during this period, this station will be occupied. Stations that adhere to this service would offer mechanisms to schedule these charges, so that access to them would be through a reservation code (or some similar mechanism). Given that information is available on the charging capacities of each station, and a charging reservation would be made indicating how much charge is required (which translated into charging capacity implies a reservation time), it will be possible to calculate the charging time periods assigned to each reservation. Therefore, in case of wanting to make a trip with the need for refuelling, available stations will be searched. It will even be possible to know that a certain station is in use, but in 5 or 10 minutes (for example), it will be available. On the other hand, they could even prevent a user who physically arrives at the station (without a charging reservation) from making a 30-minute charge if there is a reservation within 5 minutes (for example). This service is proposed as a theoretical concept and as a result of the project, this reservation service will be prototyped, where electric vehicles, charging stations, and the reservation service will be introduced. To exemplify the solution, a small functional (simulated) scenario will be developed.