Jumping Jack Flash weblog

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.

Una Risposta

Subscribe to comments with RSS.

  1. selidori said, on 25 aprile 2014 at 17:34

    L’ha ribloggato su Problemi di ricarica da colonnine EVe ha commentato:
    Questo interessantissimo post su un blog amico non può non essere ricondiviso!


Puoi inserire un commento qui sotto; diventerà visibile dopo la moderazione dell'amministratore

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...

%d blogger cliccano Mi Piace per questo: