Connettori e modalità di ricarica per auto elettriche, una giungla in via di sfoltimento

Come spesso accaduto per gli standard abilitanti di diversi campi tecnologici in fase di gioventù, anche per connettori e modalità di ricarica per auto elettriche sono stati proposti vari standard alternativi. Il mondo stava polarizzandosi su due o tre soluzioni diverse per quanto riguarda connettori e modalità di ricarica. La buona notizia è che non solo c’è già stata una certa “scrematura” (le combinazioni possibili erano ben più numerose di quelle che vi presentiamo qui), ma che ultimamente si registra una promettente convergenza su un possibile standard unico, che potrebbe essere decisivo per dare un impulso alla diffusione delle auto elettriche.

Certo al momento le auto elettriche non sono probabilmente il mezzo più adatto per lunghi viaggi, tanto meno se si pensa a un viaggio internazionale, quindi il rischio di arrivare a destinazione e trovare una infrastruttura di ricarica incompatibile con il proprio cavo non dovrebbe presentarsi molto spesso (ad eccezione di chi abita nelle zone di confine..), tuttavia non sembra proprio sensato replicare nel campo dell’auto elettrica il caos di spine e prese diverse che sussiste in ambito domestico nei vari Paesi europei, con le prese italiane, tedesche e inglesi totalmente diverse e non interoperabili se non per mezzo di adattatori o delicate prese multistandard.

Chiaramente il problema va risolto soprattutto per insiemi di Paesi in contiguità territoriale, mentre è meno importante raggiungere una standardizzazione fra Europa e Stati Uniti o Giappone. E infatti gli standard si stanno polarizzando su due soluzioni: una di adozione prevedibilmente pan-europea e una utilizzata invece negli Stati Uniti e in Giappone.

Vari enti di standardizzazione nel mondo hanno lavorato al problema, innanzitutto chiarendo la distinzione fra modo di ricarica e connettore di ricarica, e poi proponendo degli standard per entrambe le tematiche. Modi e connettori possono essere appaiati in vari modi, ma fra le varie permutazioni possibili ne sono emerse due, almeno nel campo della ricarica con corrente alternata. Per la ricarica in corrente continua la situazione è ancora piuttosto fluida e non si può del tutto escludere che si possa ancora arrivare addirittura a uno standard globale.

I quattro modi di ricarica

I modi di ricarica riguardano essenzialmente il tipo di corrente ricevuta dal veicolo (continua, alternata monofase oppure alternata trifase), la sua tensione (per la corrente alternata si spazia sostanzialmente fra i 110V monofase ai 480V trifase), la presenza o meno di messa a terra e di linee di controllo per consentire un dialogo mono o bidirezionale fra stazione di ricarica e veicolo, la presenza e ubicazione di un dispositivo di protezione.

La tabella raccoglie i principali modi di ricarica secondo la norma IEC 62196-1:

(*) Applicazione problematica in Usa per la scarsa diffusione della messa a terra
(**) Erogando direttamente corrente continua, consente di fare a meno del raddrizzatore a bordo del veicolo

Al momento i modi da 1 a 3, tutti a corrente alternata, trovano maggior diffusione. Il modo 4, a corrente continua, è però interessante anche per il vantaggio di non richiedere un raddrizzatore a bordo dell’auto, con vantaggi in termini di leggerezza e semplicità del veicolo, ed è quindi prevedibile che si diffonda in futuro.

In particolare per la ricarica a corrente continua (DC) sono stati definiti due sottomodi di funzionamento:

• DC Level 1 (fino a 500V e 80A, potenza 40 kW) 
• DC Level 2 (fino a 500 V e 200A, potenza 100 kW): con quest’ultima modalità si stima che il tempo tipico per una ricarica completa possa ridursi fino a soli 10 minuti circa.

Il secondo tema riguarda i connettori di ricarica. Come si può facilmente immaginare, dal cavo di ricarica deve transitare in breve tempo una cospicua quantità di energia. La corrente di ricarica effettivamente può raggiungere valori anche molto elevati e così pure la tensione. In queste condizioni esistono potenzialmente gravi questioni di sicurezza, come il rischio di folgorazione, di inversione della polarità o di surriscaldamento di cavi e contatti. E’ quindi ovvio che la parte più delicata, il connettore di ricarica, abbia ricevuto un’attenzione scrupolosa per eliminare questi rischi.
Il risultato è che sono stati proposti numerosi standard diversi, anche perchè mirati a varie situazioni, con corrente monofase o trifase, con o senza linea di comunicazione o di messa a terra, per correnti medie o elevate, e così via.

I connettori per la ricarica disponibili

La tabella propone un compendio dei connettori proposti da vari standard per applicazioni di ricarica conduttiva di veicoli elettrici. L’ultima novità, di cui abbiamo già parlato in una nostra anticipazione, riguarda il connettore ibrido “universale” che supporta sia la ricarica AC sia quella DC e che rappresenta una evoluzione del connettore “Tipo 1” a cui sono stati aggiunti i pin per la ricarica DC.

	Tipo corrente	Enti proponenti o sostenitori	Norma di riferimento	Immagine del connettore
Tipo 1	Monofase fino a 20 kW	SAE International	SAE J1772-2009
“Universale”	Come Tipo 1 e in più DC Level 1 e DC Level 2	SAE International	SAE J1772-2012
Tipo 2	Da monofase 3.7 kW fino a trifase 43.5 kW	Mennekes, Daimler poi VDE; E-mobility	VDE-AR-E 2623-2-2
Tipo 3A	Monofase fino a 250 V 16 A	EV Plug Alliance; Gewiss, Vimar, Scame Parre (nell’immagine la Serie Libera di Scame), ecc.	IEC 62196-2	*
Tipo 3B	Monofase fino a 250 V 16 A o trifase fino a 480V 32 A	EV Plug Alliance; Gewiss, Vimar, Scame Parre (nell’immagine la Serie Libera di Scame), ecc.	IEC 62196-2	*
CEEform			Utilizzo di normali connettori AC monofase e trifase per uso industriale e di laboratorio
CHAdeMO JARI Level 3	Corrente continua, fino a 500 V e 125 A

Le possibili combinazioni tra modo di ricarica e connettori

Con questa varietà di proposte per i connettori e di modalità alternative di ricarica (con vari regimi diversi di corrente continua o alternata) le combinazioni possibili sono numerose.
La tabella seguente riassume le combinazioni connettore-modalità prese finora in considerazione per stazioni di ricarica pubbliche e domestiche.