Diario elettrico Greengo Icaro – 23/12/2018: il blocco di sicurezza per la presa Mennekes

Download file 3d stampabile: https://skfb.ly/6Gtzn

Un post su un forum mi ha fatto tornare in mente un vecchio problema su cui avevo pensato di lavorare, ma che mi era poi passato di mente perchè piuttosto complicato e rimandato a “prima o poi”.

Ok, è arrivato il poi.

La presa mennekes sulla Icaro non prevede il blocco automatico della spina durante la ricarica, cosa che normalmente avviene, sia lato-auto che lato-colonnina, per mezzo di un perno metallico che si introduce in apposito foro nella spina, per evitare che per errore o per vandalismo il cavo venga sconnesso durante la ricarica senza prima aver spento la colonnina; la cosa non dovrebbe danneggiare niente, perchè uno dei 5 pin è stato progettato appositamente più corto degli altri in modo da scollegarsi per primo e comandare lo spegnimento elettronico della colonnina in caso di disconnessione prematura del cavo; però è anche vero che questo blocco torna utile per evitare che qualche “dispettoso” ci sfili il cavo durante la ricarica sperando così che la colonnina lo sblocchi anche sul suo lato, per poter ricaricare la sua macchina o semplicemente per fregarci 200 euro di cavo.

Meglio quindi disporre di questo dispositivo di sicurezza.

Nel catalogo SCAME il meccanismo che attiva il perno metallico (tecnicamente detto “di interblocco”) viene chiamato “BLOCCO SPINA SUPERIORE PRESA T2S-T2C” e ha codice 200.23260BS, per un costo di 65 euro; presso altri fornitori si trova a prezzi più bassi, ma a non meno di 30 euro.

In realtà, però, si tratta di un semplice perno azionato da un relè, quindi, se la propria auto ne è sprovvista, piuttosto che buttare 65 euro se ne possono spendere 10 per comprare online questo pezzo inventato da me (oppure stamparselo da soli al costo di pochi centesimi se si ha una stampante 3d), e altri 5 euro per comprare una qualunque spina industriale, da cui andremo a estrarre uno dei pin piccoli, da 5mm, da usare come “perno manuale”.

Normalmente ecco come si presenta la presa con montato il meccanismo standard di interblocco:

 

Dettaglio del meccanismo di interblocco:

La presa di ricarica della Icaro è protetta dal rivestimento plastico nero dell’interno dell’abitacolo; se non si vuole smontare l’intera parte di rivestimento del bagagliaio, si può ritagliare un foro intorno alla sporgenza in corrispondenza con la presa, in modo da accedere al retro della presa stessa, stando attenti, quando si arriva a tagliare la parte bassa, a non andare troppo a fondo nel taglio per non toccare i cavi.

Io per effettuare il taglio ho usato un dremel, perchè la plastica è spessa e il taglierino è impreciso. L’operazione ha richiesto meno di 10 minuti.

Nel mio caso il buco nel tessuto isolante era un po’ piccolo e rendeva scomodo lavorare, quindi l’ho allargato un po’ con un  taglierino, in modo da accedere comodamente alla presa.

Dopo aver rimosso il rivestimento nero e scoperto il connettore, è necessario rimuovere temporaneamente la fascetta metallica che tiene la guarnizione fissata alla presa, sia per poter estrarre la presa dall’esterno ed esaminarla, sia per poter estrarre la piccola guarnizione rettangolare che nasconde il foro di interlock della presa; nella foto che segue il foro centrale superiore è già stato privato della guarnizione, che è invece ancora in posizione nel foro 1, rendendolo di fatto totalmente invisibile a prima vista:

Qui è possibile vedere le tre guarnizioni, che hanno una sporgenza che si inserisce nel buco di interlock.

La prossima foto mostra il buco centrale superiore con e senza spina inserita:

 

Tornando alla foto iniziale che mostra la presa inserita nella carrozzeria, si può dedurre, ora che è nota la posizione del buco, che esso è in posizione difficilmente accessibile perchè aderente alla carrozzeria e intralciato da tessuto isolante e rivestimento plastica; tuttavia, il perno di blocco funziona anche se inserito diagonalmente, e non deve essere preciso al decimo di mm rispetto al buco.

Ho quindi progettato questo pezzo da stampare in 3d, che realizza un supporto inclinato da inserire al posto della guarnizione, nella sua stessa slitta:

Il forellino laterale serve a far passare un filo da legare al perno, che essendo manuale va sfilato quando non serve; legandolo a questo buco si evita di perderlo in giro per la macchina.

Ecco come appare il perno inserito a mano nel pezzo, accanto alla guarnizione che va a  sostituire:

Anche se il pezzo funziona egregiamente già così, ho deciso di fare qualche miglioramento, in questo secondo progetto:

Le novità sono il foro “di appoggio”, così non si deve lasciare il perno a ciondolare nel bagagliaio quando non è in uso, e il foro passa-filo di forma adesso triangolare, così le stampanti a filo possono stamparlo senza supporto, fastidioso da rimuovere e causa sempre sbavature. C’è inoltre un ispessimento graduale dei lati del pezzo, in modo che, inserito a fondo nella slitta, rimanga incastrato. In ogni caso, però, la grossa guarnizione della presa,  tenuta ferma dalla fascetta, impedisce che il pezzo (così come la guarnizione che c’era prima) si sfili.

Ecco come appare il nuovo pezzo stampato:

Con questa seconda stampa ho avuto modo di verificare se il buco di appoggio è sufficientemente largo: da progetto ha un diametro di 5mm, ma anche se al calibro il perno misura 4.90-4.95, c’entra un po’ a forza; se da una parte non è un problema per il  foro di parcheggio, renderebbe però scomodo l’uso del foro “di lavoro”, perchè non si capirebbe bene quando il perno arriva fino in fondo, motivo per cui ho fatto il foro di lavoro grande quanto il foro della presa e rettangolare, in modo che il perno ci entri con ampio gioco.

Anche se già così funziona bene e il perno blocca perfettamente la spina inserita, probabilmente farò un terzo progetto, con foro di lavoro tondo ma magari largo 5.5 o 6 mm; la seccatura è che per ogni nuovo progetto bisogna aspettare tre quarti d’ora per la stampa…

Per il momento il lavoro completato appare così:

Dovrò comunque allargare un po’ il buco sulla parte superiore, perchè il perno è molto lungo e, nonostante l’inclinazione, risulta comunque un po’ troppo scomodo inserirlo.

 

Ingrandimento:

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Aggiornamento:

Ho realizzato un’ultima versione del supporto per il perno, col buco di appoggio 2mm più largo, e quello di lavoro più stretto e inclinato, per facilitare l’inserimento del perno. Qui c’è il file STL stampabile:

Download file 3d stampabile: https://skfb.ly/6Gtzn

Chi non ha una stampante 3d può farselo stampare online e inviare a casa cliccando qui, al costo di 5,00 euro + spedizione.

Nota: E’ comunque necessario anche allargare un po’ il buco nel rivestimento plastico della Icaro, per fare un po’ di spazio sopra al perno, rispetto alla figura sopra.

 

 

 

 

Ibrido mennekes-ROSI

Lo studio degli ingombri della spina Mennekes e della spina ROSI 9213 mostra che l’ibrido è fattibile rispettando le distanze e gli spessori dei pin Mennekes:

 

In bianco la mennekes, in verde il sistema di aggancio al corpo della spina ROSI, in rosso i pin monofase, in blu i trifase, stilizzati per rappresentare gli ingombri massimi dei pin della spina FME da cui li ho presi.

File 3d stampabile (18 euro):

https://www.shapeways.com/model/2124244/mennekes-rosi.html?li=aeTabs

Sto però ancora cercando/studiando un metodo di ritenuta dei pin; la plastica aggiuntiva necessaria probabilmente porterà il prezzo finale a 20 euro o poco più.

Le avventure di Mennekes – episodio 7: la spina piccola

 

 

Ed eccoci a un nuovo episodio: ci eravamo lasciati col proposito di cercare una spina più piccola, perchè la SME che ho trovato va bene per le misure standard della presa Mennekes, ma non per le colonnine ENEL, protette da shutter:

 

Spina mennekes tipo 2 fatta in casa: test sul campo della spina FME (puntata 6)

Buone notizie e cattive notizie allo stesso tempo:

La spina, dopo aver tagliato una piccola mezza luna dalla sua estramità per dargli la forma della presa mennekes, riesce ad entrare nella colonnina ENEL.

E questa è la buona notizia.

Quella cattiva è che non entra abbastanza! 😦

E’ troppo corta.

Costruzione spina Mennekes fatta in casa – puntata 5

Una volta trovate le misure, realizzare un modello 3d è solo questione di tempo e pazienza; come primo prototipo ho scelto una versione leggerissima di spina, avente lo scopo principale di studiare ingombri e resistenza strutturale.

Ecco il primo risultato, del costo di circa 10 euro:

La spina è ridotta letteralmente all’osso; i sette grossi buchi in realtà probabilmente non servono, in quanto di fatto servono solo a permettere ai pin di… attraversare i 5 cm di plastica di protezione per le dita! Essendo infatti i pin molto massicci (5 pin da 6 mm più 2 da 3mm), dovrebbero essere sufficienti loro a mantenere la spina in posizione.

Adesso però viene la parte difficile: dove trovare questi pin? Li ho cercati online in lungo e in largo, ma alla fine li ho trovati in un negozio fisico:

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

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

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:

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!

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

 

 

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

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)).

 

 

Questo è un dettaglio del lato-auto:

 

 

Sfortunatamente, ENEL la pensa diversamente:

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:

 

 

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

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

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…

 

Ecco infine il marchio presente sulla spina 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:

Colonnine di ricarica ENEL: nuovo test

Ieri ero a Piazza del Popolo a vedere European Space Expo; ci sono andato in scooter, perchè tanto, anche se per andare e tornare devo fare 40 km ma ne ho disponibili, attualmente, solo 30, ora posso ricaricare in tutta Roma.
Fortuna ha voluto che trovassi una colonnina occupata, così ho potuto fare la famosa prova: si possono usare contemporaneamente le due prese?
La risposta è: NO

I fatti:
Arrivo alla colonnina, c’è attaccata una C-Zero del servizio car-sharing. Il display dice “scollegare la presa”??? Forse perchè l’auto è già carica?? Vabbè, io avvicino la mia tessera, la colonnina capirà che non sono la persona che ha messo in carica l’auto e mi sbloccherà la SCAME (l’auto usa la presa Mennekes)…
Non succede niente, sul display c’è sempre la scritta che chiede di scollegare il cavo.
Accanto c’è una colonnina libera… ma io voglio fare la prova!
Ok, scollego il cavo della c-zero. Bene, ora il display dice “benvenuto, accostare la tessera”.
Però… ora col cavo che ci faccio?!? Non posso metterlo nel bagagliaio, l’auto è chiusa a chiave! Non posso appoggiarlo per terra, se piove si bagna e infanga! Non lo posso appoggiare sul tettuccio, scivolerebbe! Idem appoggiarlo sulla colonnina, è liscia e inclinata!
E non posso nemmeno rimettere l’auto in carica: addebiterebbero a me la ricarica (se l’auto è scarica), e per di più, se poi chi arriva dopo non riesce a togliere il cavo perchè inserito usando la MIA tessera?!?
Soluzione: alzo il tergicristallo posteriore, ci passo dentro il cavo e lo richiudo, facendo in modo che la spina non possa ciondolare fino a terra.

Poi mi è venuto in mente: nel caso del carsharing non è possibile che il blocco/sblocco del cavo di ricarica sia vincolato allo stesso utilizzatore: non è quasi mai lo stesso utilizzatore che ha messo l’auto in carica a toglierla dalla carica! Quindi, ci sono due possibilità: o tutte le tessere presenti dentro le auto del carsharing sono particolari e universali e possono sbloccare qualunque cavo, oppure le colonnine sbloccano qualunque cavo con qualunque tessera (come sembrerebbe essere); quindi,

CONCLUSIONE:

non è possibile usare le due prese SCAME e Mennekes contemporaneamente, perchè se mentre la colonnina sta caricando da una presa si avvicina la tessera per sbloccare l’altra presa, l’erogazione di corrente viene interrotta.

Alla fine, tra un esperimento e l’altro, ho caricato 400 Wh in un’ora e 560 in poco più di un’ora per una successiva ricarica (l’avevo interrotta per fare un’altra prova), cioè i 1000 Wh che mi servono per fare i 20 km di ritorno.
Purtroppo però così non ho potuto provare se dopo più di 2 ore si spenge la colonnina, sarà per la prossima volta.