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Studi per stampa 3d spina mennekes per colonnina di ricarica (puntata 3)

Posted in auto elettriche, scooter elettrici by jumpjack on 1 maggio 2014

Dai miei recenti studi sullo standard IEC 62196 relativo alle spine di ricarica per veicoli elettrici risulta che potrebbe essere possibile stamparsi una spina in proprio spendendo solo poche decine di euro mediante un servizio di stampa online come www.shapeways.com o www.sculpteo.com .

Una spina Mennekes sfusa costa infatti, acquistata online, dai 100 ai 200 euro (!!!), e il motivo è da ricercarsi in specifiche molto particolari: una spina Mennekes deve poter reggere fino a 70 ampere, ci si deve poter camminare sopra con la macchina senza che si rompa (!!! Così dicono le specifiche!), e deve essere totalmente sicura, impedendo il contatto accidentale delle dita con i pin sotto tensione. Il risultato è una spina fatta così:


mennekes-colonnina

Tuttavia, ho trovato tre di “scappatoie” nello standard, che potrebbero permettere di stampare una spina funzionale di dimensioni minimali.

Scappatoia 1: non ci sono specifiche precise e dettagliate per il manico, ma solo per l’estremità, che è quella, ovviamente, che si interfaccia effettivamente con la colonnina; quindi l’essenziale è disporre di questo pezzetto di plastica” lungo 44,5 mm e largo 52×45 mm.

Scappatoia 2: non solo; i 7 buchi di cui è dotata la spina… in realtà non sono necessari! Il progetto iniziale prevedeva infatti una normale spina con pin sporgenti, ma è stato poi abbandonato per motivi di sicurezza, quando si pensava che le spine ai due lati del cavo sarebbero state uguali; in quel caso, una volta inserita una spina nella colonnina, sui pin dell’altra spina ci sarebbe stata corrente, in caso di guasto all’elettronica di sicurezza della colonnina, il che ovviamente non era accettabile. Solo che a quanto pare, adesso le cose sono un po’ cambiate: un cavo mennekes ha due spine diverse alle due estremità, una da infilare nella colonnina, e una da infilare nella presa dell’auto:

mennekes-colonnina2c

Questa spina replica in pratica la forma della colonnina:

presa-colonnina-buchipresa-colonnina

 

 

 

Quindi in sostanza il cavo sarebbe fatto così (non l’ho ancora verficato nella pratica: l’unico cavo che ho visto è quello del carsharing di Roma per la C-Zero, e quello sul lato-auto non ha una Mennekes ma una spina americana Tipo 1):

cavo

 

Dal momento che la corrente proviene dalla colonnina e non dall’auto (a meno che non sia un’auto “speciale” già predisposta per il “vehicle to grid”, cioè l’alimetazione dell’impianto elettrico di casa), se i pin sul lato-colonnina sono sporgenti e si possono toccare, non c’è pericolo di restare fulminati! Anche perchè al momento di inserire la spina nella colonnina, la si inserisce al’interno di uno shutter di protezione, quindi non si riuscirebbe a toccare i pin quando sono sotto tensione nemmeno volendo.

Scappatoia 3: L’ultima scappatoia deriva dalla seconda: i buchi si sono resi necessari per permettere ai pin di inserisi nella presa pur non potendo essere toccati da fuori, per cui i pin sono di fatto incapsulati nella presa, e intorno ad essi resta libera soltanto la zona del “buco”, in cui va a inserirsi la presa. Ma visto che abbiamo detto che i pin non sono mai sotto tensione, possiamo eliminare proprio tutto il contorno, e tornare al modello iniziale di pin sporgenti.

Quindi di fatto quello che serve è soltanto la piastra in plastica in cui sono inseriti i pin. A questa bisogna però aggiungere anche la parte in plastica che permette alla colonnina di tenere bloccata la spina durante l’erogazione, così nessuno può fregarsi il cavo…

Quindi, ecco come sta evolvendo il mio studio di modellazione 3d della “spina mennekes minimale”, progettata per permettere di ricaricare da colonnine Mennekes gli scooter elettrici, che sicuramente NON producono corrente:

studio-mennekes-3d Probabilmente la versione finale della mia spina sarà una via di mezzo tra la 1 e la 2, cioè con la piastra bucata in fondo, giusto per far presa meglio nella… presa, ma non la piastra bucata intermedia, mentre in compenso avrà in più due o tre dei supporti blocca-spina.

 

Il mio scooter  poi, in particolare, richiede anche correnti di ricarica minimali (4 ampere), per cui non servirà nemmeno un costosissimo supercavo di rame con 5 conduttori da 6 mm2 per ricaricarlo (cinque conduttori perchè i cavi Mennekes sono predisposti per la trifase), quindi anche il cavo in rame potrà essere economico. secondo me posso cavarmela con 50 euro invece che con 200.

 

 

Aggiornamento:

Queste dovrebbero essere le misure dei pin:

misure-pin-mennekes

Visto che a misurarli nello schema, i pin di potenza risultano da 7mm mentre dalle specifiche sarebbero da 6mm, ipotizzo che i pin pilota da 4mm dovrebbero essere da 3mm…. ma ho il dubbio che esistano solo da due. Quelli di potenza dovrebbero essere lunghi 20mm, tranne la massa che dovrebbe essere 29 mm.

In ogni caso… non riesco a trovare nè gli uni nè gli altri in siti di componenti tipo questo:

http://www.digikey.com/product-search/en/connectors-interconnects/circular-connectors-contacts/1442669?k=pin%20power

Sto cercando una cosa tipo questa:

 

Però se fossero con fissaggio a vite invece che a incastro sarebbe molto meglio; credo che in inglese si dica “thread mounted”, ma non li trovo…

Sarebbe utile anche se il cavo stesso si potesse fissare a vite invece che a saldare o a crimpare, ma chissà come si dice in inglese…

 

Link agli standard per colonnine di ricarica:

  • Standard 62196, parte 1 , che descrive le specifiche elettriche della ricarica con connettore “Tipo 2”;
  • Nella parte 2 (62196-2) ci sarebbero invece le specifiche geometriche della spina Mennekes VDE Tipo 2 ma non riesco a trovarla.
  • Qui invece c’è il SAE J1772 (standard mericano ,spina a 5 poli) con le specifiche del PWM

Ed ecco una tristissima immagine…

immagine-tutti-standard!

 

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