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Enel e le colonnine di ricarica di prima, seconda e terza generazione

Posted in auto elettriche, batterie, scooter elettrici by jumpjack on 26 aprile 2014

In questo interessante documento viene spiegato come le colonnine ENEL esistano di molti tipi diversi, suddivisi in 3 “generazioni”:

ENEL-colonnine

http://www.energylabfoundation.org/wp-content/uploads/2012/10/Presentazione-Caleno-Enel.pdf     (p.13)

A quanto pare, quindi, le colonnine ENEL consentono la ricarica contemporanea da due prese, se sono di seconda generazione; sfortunatamente, sembra che visivamente non ci siano differenze tra prima e seconda generazione (a parte forse il colore della base?).

Ecco un dettaglio delle caratteristiche tecniche delle colonnine:

ENEL-colonnine-2

Molto interessante anche il fatto che le colonnine ENEL “Fast charge” da 43 kW siano state ufficialmente testate sulla Renualt Zoe, che essendo dotata di un particolare caricabatterie (“Chamleon”) risulta incompatibile con alcune colonnine. Il motivo è… l’eccesso di genialità dei progettisti Renault, che per ridurre costi, peso e complessità dei sistemi elettrici di bordo hanno deciso di non installare un convertitore AC/DC a bordo per convertire la corrente alternata in corrente continua, necessaria per ricaricare la batteria, ma di usarne uno che deve inevitabilmente essere presente su ogni auto elettrica moderna: il controller che trasforma la corrente continua della batteria in corrente alternata per il motore brushless!

ipotesi-chameleon-renault

Sfortunatamente a livello elettrico questo causa delle complicazioni con la messa a terra, per cui alcune colonnine rilevano un errore di connessione e non ricaricano. Questo non succede con queste nuove colonnine, che ricaricando a 43 kW permettono di caricare praticamente 300 chilometri ogni ora (per consumi di 0,150 kWh/km), oppure 5 chilometri al minuto, il doppio delle normali colonnine ENEL da 22 kW e più di 10 v0lte tanto le colonnine dotate di sola presa SCAME.

 

Scheda tecnica ufficiale dettagliata delle colonnine di ricarica ENEL (WALL BOX, POLE STATON, FAST CHARGE): http://www.enel.com/it-IT/doc/innovation/infrastruttura_di_ricarica_per_veicoli.pdf

 

 

Il presidente del consiglio Renzi non dimentica le auto elettriche

Posted in Uncategorized by jumpjack on 26 aprile 2014

Mi chiedevo proprio ieri se l’attuale Presidente del Consiglio dei Ministri, in quanto ex-sindaco di una città in cui, straordinariamente, negozi di scooter elettrici e minicar elettriche sono ancora operativi dal 2000, avrebbe “buttato un occhio” alla situazione italiana dell’auto elettrica.

numero-colonnine-580x419

Mentre cercavo tutt’altro sul sito dell’Unione Europea (cioè la nota ufficiale sulla decisione della UE sullo standard da usare in Europa per la ricarica), tra i documenti contenenti la parola “ricarica” è uscito questo:

http://ec.europa.eu/europe2020/pdf/csr2014/nrpannex2014_italy_it.pdf

Si tratta nient’altro che del DEF – Documento Economico Finanziario – risalente a poche settimane fa, l’8 aprile!

A pag. 84 compare questa riga nella tabella:

DEF2014-italia

 

Immagine modificata per aggiungere intestazioni:

DEF2014-italia-header

 

DPCM – Decreto del Presidente del Consiglio dei ministri della Repubblica Italiana

DM-MIT – Decreto Ministeriale, Ministero Infrastrutture e Trasporti

DM-MISE – Decreto Ministeriale, Ministero Sviluppo Economico

MATTM: Ministro dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare

 

Di per sè la riga non dice niente in merito a quello che si farà, però è importante che, nonostante il susseguirsi di 3 Governi in pochi mesi, non sia andata perso quanto fatto finora per agevolare la diffusione della mobilità elettrica, e che, tra le altre cose, qualcuno “lassù” ancora si ricordi che siamo tutti in attesa dei famigerati decreti attuativi del Ministero dei Trasporti che spieghino in dettaglio come mettere in pratica legalmente il retrofit elettrico.

Resta solo da vedere quanti mesi durerà questo Governo…

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Riferimenti normativi:

  • DL 16/2005, legge 58/2005
  •  Titolo I, capo IV bis del DL n.83/2012 (Primo Decreto Sviluppo – vedi post dedicato), convertito in legge n.134, 7 agosto 2012, Gazzetta Ufficiale n.187, 11 agosto 2012
  • Comma 422 dell’articolo 1 della legge 228/2012, in merito alle date di entrata in vigore degli incentivi:

All’articolo 17-decies, comma 2, della legge 7 agosto 2012,n. 134, le parole: «tra il 1° gennaio 2013 e il 31 dicembre 2015» sono sostituite dalle seguenti: «a partire dal trentesimo giorno successivo alla entrata in vigore del decreto di cui all’articolo 17-undecies, comma 4, e fino al 31 dicembre 2015».

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Colonnine di ricarica ENEL – dettagli presa e spina (puntata 2)

Posted in ambiente, auto elettriche, scooter elettrici by jumpjack on 25 aprile 2014

Facendo seguito al precedente articolo di studio delle colonnine di ricarica Mennekes, ho fatto un breve “servizio fotografico” ad una colonnina di ricarica ENEL di Roma, per confrontare e caratteristiche tecniche con quelle trovate in rete,… e “ovviamente” non corrispondono!

 

Nella figura sottostante ho infatti runito due foto trovate in rete, che illustrano come sono fatte la presa della colonnina, la spina lato-presa, la spina lato-auto e la presa sull’auto: (NOTA: le foto nella parte alta della figura non sono corrette: sulla colonnina ci sono PRESE FEMMINA (con alveoli) mentre sull’auto PRESE MASCHIO (con pin)).

mennekes

 

 

Questo è un dettaglio del lato-auto:
VDE-AR-E_2623-2-2-plug

 

 

Sfortunatamente, ENEL la pensa diversamente:

presa-colonnina

Presa Mennekes ENEL lato COLONNINA

 

Quella sopra è infatti non la presa sull’auto, ma la presa sulla colonnina, normalmente nascosta da uno shutter bloccato elettricamente, che si può sbloccare solo passando la tessera ENEL sulla colonnina.

Naturalmente lo shutter normalmente non va aperto a mano, ma si apre meccanicamente automaticamente inserendo la spina, proprio come succede per le prese di casa, anch’esse dotate di piccoli shutter che si aprono quando si inserisce una spina, solo che in quel caso c’è uno shutter per ogni buco.

Notare che i “pin” sono in realtà cilindretti metallici, in cui quindi andranno a inserirsi i pin che si trovano sulla spina.

Resta da capire come si chiama, tecnicamente, la “spina” che si inserisce in questa presa, visto che, come si vede, la presa è femmina a livello elettrico ma maschio a livello meccanico, nel senso che ha “buchi” metallici inseriti in perni di plastica che sporgono, che quindi vanno a inserisi nella spina…

 

E’ però anche vero che un vecchio documento/bozza di Mennekes, risalente a quando ancora lo standard ufficiale europeo non era stato definito (il 26 marzo 2014 la UE ha optato per Tipo 2 -Mennekes), parlava di cavo con spine uguali su entrambi i lati:

 

spine-mennekes-uguali

 

Ecco invece qualche foto del cavo di una Citroen C-Zero del servizio Roma Car-Sharing:

Spina mennekes lato colonnina per Citroen C-Zero

Spina mennekes lato colonnina per Citroen C-Zero

 

Qui si nota, anche se per la verità in foto non è che si veda molto, che i pin di potenza hanno la testa in plastica, a parte quello di massa,  ma il corpo in metallo, mentre i pin pilota sono interamente metallici. I due pin pilota risultano anche più corti di quelli di potenza.

Tutto questo è indicato nel suddetto documento (anche se dei pin in plastica non si parla esplicitamente) nel documento di cui sopra:

http://elbil.pbworks.com/f/MENNEKES+and+EV.pdf

mennekes-pin-plastica2-e-lunghezza-pin

Come si vede nell’immagine sopra, in quel documento compaiono anche altri dettagli come le diverse lunghezze dei pin, mentre manca un dettaglio come il buco laterale, probabilmente avente scopo di permettere alla colonnina di mantenere bloccata la spina, ma che in un primo momento forse non era previsto, mentre lo era il buco superiore.

Ovviamente il cappello in plastica sui pin di potenza serve a rendere impossibile toccarli con un dito, dal momento che i buchi in cui sono inseriti i pin sono invece abbastanza grandi da infilarci dentro un dito. Fatto, questo, del tutto irrilevante per chi, come me, sta cercando di costuire/comprare un cavo mennekes che permetta di ricaricare uno scooter: in questo caso, infatti, dai pin della mennekes non uscirebbe ma entrerebbe corrente dalla colonnina, mentre dal lato-veicolo ci sarebbe una presa shucko o domestica classica.

I pin-pilota più corti servono invece per permettere alla colonnina di accorgersi che l’utente sta staccando la spina (in modo errato: deve prima disattivare la colonnina tramite tessera)  e disconnettere quindi i pin di potenza prima ancora che questi si sfilino dalle loro sedi nella colonnina, cosa che potrebbe provocare un arco elettrico a causa delle alte potenze e correnti in gioco (si può arrvivare fino a 40 kW!).

Purtroppo tra le varie foto che ho fatto al cavo della Czero, non ne ho fatta una alla parte superiore, ho solo questa di lato…

Spina Mennekes (lato colonnina) per Citroen C-Zero

 

Ecco infine il marchio presente sulla spina lato-colonnina:

Marcatura sulla spina mennekes (lato colonnina).

Marcatura sulla spina mennekes (lato colonnina).

 

Riassumendo, dunque, la spina da usare per poter collegare uno scooter a una colonnina ENEL/Mennekes deve essere fatta così:

VDE-AR-E_2623-2-2-plug

Schema elettrico circuiteria di controllo spina Mennekes VDE (Tipo 2) per ricarica auto elettriche (puntata 1)

Posted in auto elettriche, elettricita, scooter elettrici by jumpjack on 19 aprile 2014

Il 26 marzo scorso l’Unione Europea ha stabilito che il fomato da usare in Europa per le spine di ricarica sia il Tipo 2 – Mennekes – VDE-AR-E_2623-2-2 , basato sugli standard 60309 e IEC 61851-1:2001

VDE-AR-E_2623-2-2-plug

Questo significa che i veicoli attualmente equipaggiati con spina SCAME prima o poi non potranno probabilmente più ricaricarsi da strutture pubbliche, una volta che esse si saranno adeguate eliminando la SCAME.


In altre parole, la Renault Twizy e qualunque scooter elettrico attualmente in circolazione, la maggior parte dei quali non ha nemmeno la SCAME ma una semplice shucko:

In un vecchio post avevo illustrato come fare ad implementare in una SCAME “vergine” il circuito di controllo necessario affinchè le colonnine di ricarica possano riconoscere correttamente la spina e iniziare l’erogazione.

Qui tenterò di fare lo stesso per la spina Mennekes VDE, ben più complessa, e anche enormemente costosa (l’adattatore più economico costa dai 200 euro in su! la sola spina 100!).

Fino ad ora quello che sono riuscito a capire da varie fonti (blog, wikipedia, forum, standard, siti, appunti,…) è riassunto in questa immagine, che però resterà solo una bozza finchè non avrò modo di verificare personalmente che non ci siano scritte inesattezze.

mennekes

E’ importante che la resistenza da 1300 ohm sia in serie a un interruttore che la esclude: quando l’interruttore è aperto (resistenza esclusa), la colonnina capisce che l’auto si è appena connessa (stato “B”), ma non inizierà ad erogare finchè l’interruttore non verrà chiusa, cambiando la resistenza equivalente vista dalla colonnina da 2700 a 882 Ohm (stato C)  (parallelo di resistenze = 2700*1300/(2700+1300)).

Esiste un terzo “stato D” nel caso il veicolo sia al piombo e richieda l’attivazione dell’aerazione del vano batterie, ma non ci interessa, comunque in quel caso la resistenza equivalente deve essere pari a 246 ohm.

Le resistenze devono essere, da specifica, molto precise, con tolleranza del 3%.

Il diodo deve essere uno qualunque al silicio da 0.7 V (0.55-0.85) di caduta di tensione.

Un’altra resistenza, da 1000 Ohm, si trova all’interno della colonnina e quindi non ci dovrebbe interessare.

Non resta quindi che procurarsi una spina vuota… ma anche una spina vuota sembra costare parecchie decine di euro!

Quindi bisognerebbe provare a stamparsela in 3d tramite Shapeways o simili, senza bisogno di spendere 1000 euro per una stampante: essendo piuttosto grossa, potrebbe comunque costare parecchio… ma magari meno di 100 euro!

Il problema è che al momento non sembrano esistere modelli 3d della spina, quindi bisognerà ricavarseli dalle misure… che però non si riescono a trovare, quantomeno non tutte; questo è il documento più completo che sono riuscito a trovare, che include anche la lunghezza dei pin; manca però il diametro, che si dovrà quindi ricavare a mano dalle altre dimensioni.

Fonti:

Resistenze di sicurezza:

Resistenze di capacità di erogazione:

Dimensioni spina:

Aggiornamento:

su veicoli già dotati di SCAME con circuito di controllo potrebbe sorgere questo problema:

mennekes-twizy-1Il problema, cioè, è che su un mezzo già equipaggiato con spina SCAME è presente un circuito formato da un diodo e una resistenza; anche cambiando la spina e sostituendola con una Mennekes, la resistenza rimarrebbe all’interno del veicolo, e verrebbe a trovarsi in parallelo con quelle presenti nella Mennekes “artigianale”, generando resistenze equivalenti non previste dallo standard, che quindi probabilmente impedirebbero alla colonnina di riconoscere correttamente il mezzo.

AGGIORNAMENTO:

Il documento linkato sopra spiega in dettaglio il funzionamento della circuiteria di sicurezza, che è suddivisa tra colonnina e veicolo. Non potendo copiare qui le immagini e il testo del documento per motivi di copyright, mi limito a illustrare i punti salienti.

Ad esempio, lo standard dice che nel veicolo deve essere presente un circuito composto da un diodo e da una resistenza: lo scopo del diodo è “tagliare” l’onda quadra (PWM – Pulse Width Modulation) prodotta dalla colonnina, in modo che quando quest’onda torna alla colonnina stessa, essa presenti solo i fronti negativi; in questo modo la colonnina capisce che al cavo non è “collegato” il “dito di un bambino curioso” (così dice lo standard…), e la spina non è caduta in una pozzanghera; in questi casi, infatti, la colonnina vedrebbe un’onda completa e “un po’ di resistenza”, dovuta al passaggio della corrente nel dito o nella pozzanghera; il diodo, invece, non esiste in natura… quindi se all’onda “manca un pezzo” vuol dire che la corrente sta passando dentro a un veicolo e non dentro a una pozzanghera, quindi la colonnina può erogare corrente.

L’onda quadra ha anche un’altra funzione: codificare e comunicare al veicolo la quantità di corrente erogabile dalla colonnina. Si usa una formula piuttosto complessa per codificare i valori di corrente, comunque i principali sono:

  • 10% = 6A = 1440 W = 1,4 kW = 10 km/h
  • 20% = 12A = 2880 W = 2,9 kW = 20 km/h
  • 30% = 18A = 4320 W = 4,3 kW = 30 km /h
  • 40% = 24A = 5760 W = 5,8 kW = 40 km/h
  • 50% = 30A = 7200 W = 7,2 kW = 50 km/h
  • 66% = 40A = 9600 W = 9,6 kW = 67 km/h
  • 80% = 48A = 11520 W = 11,5 kW = 80 km/h
  • 90% = 65A = 15600 W = 15,6 kW = 108 km/h
  • 94% = 75A = 18000 W = 18 kW = 125 km/h
  • 96% = 80A = 19200 W = 19,2 kW = 133 km/h

L’ultimo valore indica l’autonomia ricaricabile in un’ora in corrispondenza dei vari valori di potenza.

Il veicolo deve impostare il caricabatterie di bordo in modo che non assorba più della corrente comunicata come disponibile dalla colonnina tramite il duty cycle PWM (in caso contrario la colonnina “salterebbe”).

Sui cavi di ricarica portatili l’ICCB (In Cable Control Box) svolge la funzione della colonnina di ricarica, con la differenza che si può impostare a mano la quantità di corrente che eroga, e quindi anche quella che preleva dalla presa di casa, che normalmente è limitata a 3 kW; in genere conviene quindi ricaricare a 1440 W, per lasciare un po’ di margine per gli altri apparecchi di casa: le lampadine accese tutte insieme possono arrivare ad assorbire 100W se fluorescenti o a LED, ma anche 1000 W se sono vecchie lampade a incandescenza (è ora di buttarle!). Un PC fisso può assorbire 300-500W, un televisore intorno ai 300W.

Diario elettrico zem star 45: considerazioni sulla nuova batteria

Posted in Uncategorized by jumpjack on 2 aprile 2014

Scrivendo il post di ieri mi è saltata all’occhio la differenza tra la tensione reale di massima carica della nuova batteria, circa 67V, e quella teorica, 73V (20×3.65); finora avevo sempre dimenticato di misurare le singole celle a batteria carica: stavolta l’ho fatto, e ho visto che 19 celle stanno intorno a 3.3V, mentre la cella 1 sta a 3.7! 3.7V è il valore corretto di massima carica di una cella LiFePO4, mentre 3.3V è il valore nominale.
Questo significa che in questi primi test ho usato la batteria a “mezzo servizio”, cioè non è mai stata completamente carica! 0.4V per 19 celle danno ovviamente i volt mancanti, che sono ben 7.6V!  E sono anche i 7 volt “migliori”, quelli di inizio carica, con correnti maggiori e più stabili.
Dovro’ scaricare a mano la prima cella, ci vorrà un secolo coi filini della piattina IDE che ho collegato alle celle per monitorarle…
Se con la batteria mezza scarica sono arrivato a 27 km, chissà che con una completamente carica non arrivi a una quarantina!
Però dovrò rimettere il diodo sulla vecchia batteria, 73V per una Li-Ion da 60V sono decisamente troppi.