Dalle stazioni di ricarica pubbliche nei centri commerciali e nelle fermate delle autostrade ai depositi di ricarica della flotta presso i terminal dei camion e i parchi logistici, l’infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici (EV) viene implementata in una vasta gamma di ambienti. In tutte queste applicazioni, la connettività wireless gioca un ruolo fondamentale, non solo consentendo la diagnostica remota e la registrazione temporale delle transazioni, ma anche consentendo ai veicoli autonomi (AV) di scaricare mappe ad alta definizione (HD).
Attualmente, l’affidabilità del caricabatterie rimane uno dei principali punti critici del settore. Uno studio dell'Università della California sui caricabatterie pubblici nell'area della Baia di San Francisco ha rilevato che solo il 72,5% era funzionante . Una connessione di rete wireless consente agli operatori di monitorare, risolvere i problemi e persino riparare da remoto le apparecchiature (ad esempio tramite un riavvio remoto o il download di patch), evitando così perdite di affari dovute a tempi di inattività. Inoltre, una connettività affidabile garantisce che i caricabatterie finanziati dal programma Formula NEVI (National Electric Vehicle Infrastructure) degli Stati Uniti possano soddisfare il rigoroso requisito di operatività del 97%.
Di seguito è riportata un'analisi dettagliata di come il GNSS (Global Navigation Satellite System) , cellulare (4G/5G) e il Wi-Fi abilitano queste applicazioni, insieme alle considerazioni chiave sulla scelta dell'antenna giusta per ciascuna tecnologia.
1. GNSS: cronometraggio e posizionamento ad alta precisione
Anche se le stazioni di ricarica per veicoli elettrici sono fissate a basi di cemento e rimangono fisse, fanno molto affidamento sul GNSS per applicazioni di cronometraggio precise , come la generazione di timestamp sicuri per le transazioni di pagamento.
Punti chiave per la selezione e l'implementazione dell'antenna
Antenne patch: sono la scelta ideale. Poiché le stazioni di ricarica sono montate in modo permanente, è facile garantire che l'antenna abbia una visione del cielo chiara e senza ostacoli. Le antenne patch supportano la polarizzazione circolare , che si adatta perfettamente ai segnali polarizzati circolarmente trasmessi dai satelliti. Il loro elevato guadagno e il centro di fase stabile massimizzano significativamente le prestazioni e l'affidabilità delle applicazioni di temporizzazione.
Posizionamento ad alta precisione (DGNSS/RTK): in scenari specifici, come gli autobus del trasporto pubblico che utilizzano pantografi sospesi per la ricarica, le tecnologie di posizionamento GNSS differenziale (DGNSS) e Real-Time Kinematic (RTK) possono raggiungere una precisione inferiore a 1 centimetro . Questa precisione a livello centimetrico consente al sistema avanzato di assistenza alla guida (ADAS) del veicolo di guidare e attraccare in modo impeccabile l'autobus con il pantografo, eliminando i danni fisici causati quando i conducenti valutano erroneamente le manovre.
Protezione ambientale e mitigazione delle interferenze
Resistenza agli agenti atmosferici: poiché le antenne delle stazioni di ricarica sono esposte a lungo termine agli elementi, devono essere dotate di un involucro con grado di protezione IP67 e resistente ai raggi UV .
Protezione contro le sovratensioni: i fulmini rappresentano un rischio significativo per i caricabatterie privi di copertura protettiva. Gli operatori dovrebbero cercare modelli conformi agli standard di protezione da sovratensione IEC 61000-4-5/Classe 4
Anti-uccelli appollaiati: gli uccelli appollaiati possono bloccare i segnali satellitari. Per contrastare ciò, scegli un design del recinto o una posizione di installazione che renda l'appollaiarsi scomodo o scomodo per gli uccelli.
2. Cellulare (4G/5G): connettività a banda larga indipendente dalla regione
Le reti cellulari 4G e 5G offrono un modo conveniente per fornire alle stazioni di ricarica connettività a banda larga ad alta velocità, eliminando la necessità di utilizzare cavi Ethernet tradizionali. In molte località remote, come le aree di servizio delle autostrade rurali, la rete cellulare è spesso l'unica rete di telecomunicazioni disponibile. Questa connettività è una spina dorsale fondamentale per le iniziative del governo statunitense che mirano a costruire stazioni di ricarica pubbliche per veicoli elettrici lungo le interstatali per mitigare l’ansia da autonomia che spinge i consumatori a restare fedeli ai modelli con motore a combustione interna (ICE).
Punti chiave per la selezione e l'implementazione dell'antenna
Compatibilità di banda: a meno che un caricabatterie non venga fornito in bundle con un piano wireless specifico, è impossibile prevedere quale operatore di telefonia mobile fornirà il servizio una volta installato. Pertanto, i requisiti di banda dell'antenna devono essere determinati dalle frequenze specifiche supportate dal modulo cellulare interno del caricabatterie.
Coesistenza e mitigazione del segnale: il sistema cellulare deve coesistere pacificamente con il sistema GNSS del caricabatterie. L'antenna GNSS deve essere dotata di eccezionali capacità di rifiuto fuori banda. Ad esempio, l'antenna KEESUN fornisce una reiezione superiore a 80 dB alle frequenze LTE comunemente utilizzate tra 700 MHz e 1 GHz e una reiezione superiore a 60 dB tra 1820 MHz e 3500 MHz. Ciò garantisce che le prestazioni di temporizzazione GNSS non siano compromesse, anche se installato direttamente adiacente a un trasmettitore e un'antenna LTE.
3. Wi-Fi: connettività complementare a larghezza di banda elevata e gratuita
Se un parco logistico o una fermata di viaggio dispone già di un'ampia copertura Wi-Fi esterna, il Wi-Fi può fungere da rete primaria o da rete ridondante/fallback per il cellulare. Inoltre, il Wi-Fi funge da ponte ideale per le comunicazioni dal veicolo al caricabatterie.
Scenari applicativi principali
Download di enormi quantità di dati (ad esempio, mappe HD): i veicoli elettrici completamente autonomi richiedono mappe incredibilmente dettagliate e ad alta risoluzione per garantire la sicurezza e questi file di mappa sono enormi. Utilizzando la finestra di ricarica del veicolo per scaricare i dati della mappa della tappa successiva tramite Wi-Fi si evitano perfettamente i costosi costi dei dati cellulari.
Raccolta dati telematica: indipendentemente dal fatto che un veicolo sia completamente autonomo o abbia un conducente umano al volante, l'estrazione dei dati diagnostici e sullo stato di salute del veicolo mentre è parcheggiato presso il caricabatterie aiuta i gestori della flotta a identificare i problemi emergenti prima che si trasformino in costose riparazioni e lunghi tempi di fermo. Rispetto alla trasmissione di questi dati tramite cellulare mentre si è in viaggio, l'utilizzo del Wi-Fi sul caricabatterie elimina completamente i costi dell'operatore di telefonia mobile.
