IoT system for EV charging at shared spaces

Abstract

In current work, we apply the Internet of Things (IoT) paradigm to handle the electric vehicle (EV) charging process in small shared spaces, such as condominiums without requiring the intervention of an external supervision entity, being that role performed by the condominium management. A Mobile App handles the user interaction with the system, authenticating the request to initiate the EV charging process, a microcontroller connected to set of sensors and an actuator is used for measuring energy consumption and for enabling the charging process and, a Management Unit controls the process end to end, providing the required services to the Mobile App and the microcontroller unit while manages the energy sharing between the EV charging stations accordingly the condominium limitations and processes the energy measures to consolidate the EV charging energy transaction. A minimal user interface allows the users to visualise transactions, manage users' preferences, and configure the platform. Additionally, the conceptual model for a scaled solution is presented, supported on blockchain technologies to handle the financial transitions, allowing current approach to be replicated on broader EV charging scenarios, such as public charging systems in a city. The developed system was tested in a shared space with three EVs using a charging infrastructure for 3.5 months.

No presente trabalho, é aplicado um paradigma de Internet Of Things (IOT) para agilizar e controlar o processo de carregamento de Veículos Elétricos (VE) em espaços partilhados de menores dimensões, como por exemplo condomínios residenciais, sem que seja necessária a intervenção (a título de prestação de serviços) de uma entidade externa, sendo todo o processo controlado pela gestão de condomínio. Uma aplicação móvel permite ao utilizador interagir com o sistema, permitindo a este autenticar-se no mesmo é condição necessária para que seja despoletado o processo de carregamento do VE. O sistema implementado com recurso a um microcontrolador encontrase ligado a um conjunto de sensores e um atuador permitindo medir a energia que esta ser consumida para carregamento do VE e simultaneamente, ligar e desligar o dispositivo de carregamento do veículo (através do controlo de um interruptor que entrega a energia entregue a este). O processo é controlado por uma unidade de gestão centralizada, que gera a distribuição de energia pelas estações de carregamento de VEs de acordo com as limitações do condomínio através do ligar e desligar destas e em simultâneo regista e processas as medições da energia consumida para consolidar as informações que constituem a transação de carregamento de VE e respetiva contraparte financeira associada à mesma. Adicionalmente, a unidade de gestão centralizada e a aplicação móvel, disponibilizam interfaces de utilizador mínimas para permitir funções como a consulta de transações, gestão e configuração da plataforma. Complementarmente, é apresentado um modelo conceptual permitindo escalar a solução proposta para espaços partilhados de maior dimensão, com recurso à utilização de tecnologias blockchain para gestão e registo das transações financeiras associadas à operação. Propondo uma abordagem, que poderá ser replicável em cenários mais amplos de utilização como por exemplo, a infraestrutura publica de carregamento de VE de uma cidade. O protótipo desenvolvido foi testado num espaço partilhado com três VE, usando uma infraestrutura de carregamento durante 3,5 meses.