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V2X

Automobili e 5G, così saranno a (quasi) zero emissioni

Il paradigma V2X (Vehicle-to-Anything) offre grandi vantaggi, poco discussi e lontani dai riflettori mediatici: l’auto connessa potrebbe essere più verde. Ecco cosa serve per incentivarne la diffusione

23 Ott 2019

Roberto Verdone

RadioNetworks, DEI, Università di Bologna


La diffusione di tecnologie V2X (Vehicle-to-Anything) sulle automobili del prossimo futuro potrebbe accelerare l’obiettivo dell’auto a zero emissioni (o più realisticamente a basse emissioni) oltre che aumentare la sicurezza dei veicoli e l’efficienza dei trasporti.

I vantaggi saranno per tutti, ambiente compreso.

Il paradigma V2X

Nel cosiddetto paradigma V2X l’automobile sarà dotata di sistemi di comunicazione wireless per connetterla ad altri veicoli (Vehicle-to-Vehicle, V2V), con infrastruttura di bordo strada (Vehicle-to-Infrastructure, V2I) ed il web (Vehicle-to-Network, V2N).

Ci si aspetta che con le tecnologie V2X la sicurezza ed efficienza del trasporto automobilistico, nonché l’esperienza di guida dei cittadini, ricevano enormi benefici. Questo è certamente vero, ma non si realizzerà facilmente nel breve periodo. In realtà, come vederemo, il paradigma V2X offre altri grandi vantaggi, meno discussi, ingiustamente lontani dai riflettori mediatici. L’auto connessa potrebbe essere più verde.

Il paradigma V2X è studiato da almeno trent’anni in ambito scientifico. Si tratta di un obiettivo fortemente voluto dai costruttori automobilistici. L’auto connessa può offrire numerosi benefici al sistema di trasporto su asfalto ed ai cittadini. L’offerta di tecnologie wireless per le applicazioni veicolari abbonda. Da tempo sono disponibili sistemi specificatamente progettati per le comunicazioni V2X (come IEEE802.11p, anche detta Wave). Altre tecnologie, compatibili con il sistema 4G offerto dagli operatori mobili, saranno presto una realtà (come CV2X, standard rilasciato da qualche anno, tecnologicamente a buon livello di maturità). Vi sono grandi aziende costruttrici di sistemi di comunicazione wireless che hanno investito moltissimo in questo mercato, come ad esempio Qualcomm, leader nella tecnologia CV2X.

Nel frattempo, l’organo di standardizzazione globale per le comunicazioni mobili, il 3GPP, ha comunicato il rilascio di una nuova versione dello standard 5G (la Release 16), previsto per la primavera 2020, dedicato alle comunicazioni veicolari. Il 3GPP ha recepito, nell’avvio dei lavori che produrrà a breve tale Rel. 16, i desiderata espressi dai costruttori di automobili, di reti e dagli operatori mobili, che negli anni precedenti avevano costituito la 5G Automotive Association (5GAA).

Le principali aree di applicazione delle tecnologie V2X

La 5GAA ha prodotto documenti che illustrano le principali aree di applicazione delle tecnologie V2X a bordo veicolo. Sono principalmente orientate alla sicurezza ed efficienza del trasporto veicolare.

Dal punto di vista della sicurezza, l’integrazione dell’informazione proveniente in tempo reale da altri veicoli con quella raccolta dai sensori di bordo (radar, etc) può estendere la capacità del guidatore di adattare il proprio comportamento all’ambiente circostante; se una automobile di fronte a noi frena bruscamente e questa informazione raggiunge senza ritardi il nostro veicolo, si può anticipare la frenata riducendo il rischio di incidenti. La possibilità grazie alla comunicazione V2V o V2I di “vedere dietro l’angolo” offre enormi benefici ai guidatori di auto e ancor più di motociclette. Questa funzione di “extended sensing” richiede enormi capacità di comunicazione ai veicoli che si trovano in un tratto stradale. Non è chiaro se Wave e CV2X possano corrispondere a tali esigenze. E’ obiettivo del 5G, nella versione di Rel. 16, garantire tale capacità. Tuttavia la disponibilità sul mercato di sistemi 5G compatibili con Rel. 16 non sarà immediata. Inoltre, vi sono molti problemi di tipo regolamentare da risolvere. Non è realistico prevedere tale risoluzione per il breve termine.

Efficienza del trasporto

Dal punto di vista dell’efficienza del trasporto, la possibilità di far scorrere il traffico riducendo le distanze tra veicoli e creando veri e propri plotoni in cui ogni auto mantiene la medesima velocità è un obiettivo rincorso da decenni. Ciò richiede una integrazione tra i sistemi di guida autonoma e quelli basati sulla comunicazione con altri veicoli ancora non sufficientemente a punto. E’ presto per immaginare un uso di massa di questi concetti.

Ovviamente l’auto connessa al web può offrire molti benefici ai passeggeri in termini di intrattenimento, oltre che informazioni utili alla navigazione. Tutte le case automobilistiche si stanno preparando da questo punto di vista; in questo caso, l’auto connessa è il prossimo futuro.

Il veicolo a zero emissioni

Ma esiste un ambito applicativo diverso, che merita attenzione e che utilizza il paradigma V2X. E’ quello del veicolo a zero emissioni.

Le automobili di prossima generazione possiederanno un propulsore ibrido: in parte a combustione, in parte elettrico. Molte case costruttrici si sono mosse in tal senso già da tempo. Ora anche marchi sportivi, che producono automobili ad altissime prestazioni, stanno dichiarando l’intenzione di farlo, per approfittare degli enormi benefici prestazionali dei propulsori elettrici. Tuttavia l’ottimizzazione del funzionamento di un motore ibrido è complessa.

I propulsori ibridi richiedono il controllo di un coacervo di equilibri: termici, meccanici ed elettrici. Tale controllo si basa su informazioni prelevate da sensori ed elaborati dalla centralina di bordo. Senza una informazione sul contesto esterno al veicolo, il funzionamento del sistema di controllo non può essere ottimizzato. Affinché il propulsore possa in ogni momento decidere in maniera ottimale quanto usare la componente elettrica e quanto quella a combustione, occorre che la centralina disponga di un insieme di informazioni sul contesto esterno: se vi sono altri veicoli nelle vicinanze che nei prossimi istanti richiederanno una frenata, o una sterzata; se il percorso previsto prevede salite, o discese; se il prossimo semaforo manterrà il verde per il tempo sufficiente a superare l’incrocio o il ciclo sta per passare al rosso. Tutte queste informazioni vanno aggiornate continuamente e richiedono una connessione diretta con gli altri veicoli (V2V), con le centraline semaforiche (V2I) e con servizi cloud (V2N).

L’obiettivo dell’auto a zero emissione (o più realisticamente a bassa emissione) passa per l’ottimizzazione del funzionamento dei propulsori ibridi. Il che richiede la diffusione di tecnologie V2X sulle automobili. Il punto da sottolineare è che in questo caso, a differenza delle applicazioni per la sicurezza e l’efficienza del trasporto, dal punto di vista delle regolamentazioni vi sono molti meno vincoli. Anzi, il sistema degli incentivi potrebbe facilmente agevolare la diffusione dei sistemi V2X; se nelle aree centrali delle città potessero circolare solo automobili a zero emissione dotate di connettività, il cittadino sarebbe incentivato all’acquisto di auto connesse, i costruttori all’accelerazione del processo di innovazione. A beneficio di un ambiente più verde.

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