Il riferimento normativo principale nel contesto dei sistemi di ricarica per i veicoli elettrici è certamente la Norma CEI 64-8 “Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua”, in particolare la parte settima – sezione 722 “Alimentazione dei veicoli elettrici”.
Le prescrizioni della Norma impianti sono integrate dalla Norma di prodotto CEI EN IEC 61851-1 “Sistema di ricarica conduttiva dei veicoli elettrici – Parte 1: Prescrizioni generali”, Classificazione CEI: 69-7, pubblicata (ad oggi solo in lingua inglese) nel settembre 2019.
Nei paragrafi successivi verranno fornite alcune prescrizioni normative derivate dai due documenti appena citati, con particolare riguardo alla terminologia, scopriremo infatti cosa si intende per “tipo di connessione”, “modo di ricarica” e forniremo alcune indicazioni su spine, prese fisse, connettori mobili e fissi per veicoli elettrici.
Tipi di connessione
In funzione del lato o dei lati dotati di connessione non fissa, i tipi di connessione per la carica dei veicoli elettrici sono 3 (Norma CEI EN 61851-1 articoli 3.1.10; 3.1.11 e 3.1.12, in inglese “case”):
– Connessione di tipo A: il veicolo elettrico è connesso al punto di carica utilizzando un cavo di alimentazione e una spina permanentemente fissati al veicolo stesso;
– Connessione di tipo B: il veicolo elettrico è connesso al punto di carica utilizzando un cavo di alimentazione removibile provvisto di connettore mobile e spina per il collegamento alla presa di alimentazione;
– Connessione di tipo C: il veicolo elettrico è connesso al punto di carica utilizzando un cavo di alimentazione e un connettore mobile permanentemente fissati all’apparecchiatura di alimentazione.
Oltre alle ovvie ma importanti considerazioni di carattere pratico legate alla necessità di trasportare o meno il cavo di alimentazione, una differenza importante tra i vari tipi di connessione per la carica citati è il confine delle responsabilità.
Norma CEI 64-8 Art. 21.1
21.1 Impianto elettrico
Insieme di componenti (art. 27.1) elettricamente associati al fine di soddisfare a scopi specifici e aventi caratteristiche coordinate.
Fanno parte dell’impianto elettrico, nel significato di cui all’art. 11.5, tutti i componenti elettrici non alimentati tramite prese a spina, inclusi gli apparecchi utilizzatori fissi alimentati tramite prese a spina destinate unicamente alla loro alimentazione.
Modi di ricarica
Per le stazioni di ricarica il riferimento è la Norma CEI EN IEC 61851-1, che prevede un’elettronica di controllo che utilizza un sistema “standard” per la comunicazione tra la stazione di ricarica e il veicolo attraverso un circuito PWM (Pulse Width Modulation), necessario per garantire la sicurezza del processo di ricarica.
L’elettronica di controllo, insieme alle protezioni “di impianto”, devono garantire la sicurezza per le persone ed evitare danneggiamenti (ad esempio alle batterie del veicolo, o all’infrastruttura di ricarica).
La Norma CEI EN IEC 61851-1 definisce al paragrafo 6.2 quattro modi di ricarica:
– Modo 1;
– Modo 2;
– Modo 3;
– Modo 4.
Il Modo di ricarica 1 prevede la connessione del veicolo elettrico alla rete di alimentazione in corrente alternata utilizzando gruppi presa-spina normalizzati fino a 16 A e a 230 V in corrente alternata monofase o 400 V in corrente alternata trifase sul lato dell’alimentazione e utilizzando conduttori di potenza e di terra di protezione; non sono previsti sistemi di protezione specifici, né di dialogo fra il veicolo elettrico e la struttura fissa è necessario che la presa sia protetta a monte da un interruttore differenziale almeno di tipo A, avente corrente differenziale nominale di 30 mA. E’ il modo utilizzato per le ricariche lente, per lo più di scooter e minivetture. E’ permesso nel nostro paese solo in ambiente privato.
Il Modo di ricarica 2 prevede la connessione del veicolo elettrico alla rete di alimentazione fino a 32 A e 230 V in corrente alternata monofase o 400 V in corrente alternata trifase mediante gruppi presa-spina monofase o trifase normalizzati, e utilizzando conduttori di fase e di protezione con una funzione pilota e un sistema di protezione delle persone contro il rischio elettrico tra il veicolo elettrico e la spina o il dispositivo di controllo sul cavo.
Il dispositivo di controllo sul cavo deve essere posto entro 0,3 m dalla spina o equipaggiamento di alimentazione del veicolo elettrico, oppure nella spina.
E’ in genere la modalità utilizzata per la ricarica di emergenza dei veicoli elettrici, consente la ricarica da una normale presa Shuko, è consentita in ambito domestico ma è vietata negli ambienti pubblici.
Il Modo di ricarica 3 prevede la carica del veicolo elettrico in corrente alternata (alla tensione di rete 230/400 V) tramite apparecchiature dedicate ubicate a terra e sul veicolo, che permettono la comunicazione tra la rete e il veicolo per il suo controllo. Include anche i necessari sistemi di protezione (interruttore differenziale e magnetotermico) e un eventuale contatore di energia. E’ il modo di ricarica previsto per ambienti pubblici, può essere lenta o veloce.
Nel Modo di ricarica 4 il caricabatteria è posto all’interno della stazione di ricarica. Il veicolo elettrico è caricato in corrente continua all’effettiva tensione di ricarica degli accumulatori. La tensione è regolata dal sistema di controllo della ricarica posto sulla vettura, che è in grado di comandare in remoto il caricabatterie posto a terra, tramite un protocollo di comunicazione. Trattandosi in genere di stazioni di ricarica ad elevata potenza, il modo 4 garantisce di completare la ricarica del veicolo elettrico nel minor tempo possibile.
Spine, prese fisse, connettori mobili e fissi per veicoli
Esistono sei tipi di connessioni, quattro per la corrente alternata (“tipo 1”, “tipo 2”, “tipo 3A” e “tipo 3C”) che consentono la ricarica fino a 43 kW; e due per la corrente continua (CHAdeMO e CCS) che consentono una ricarica veloce fino a oltre 300 kW. Il settore è normalizzato dal documento CEI EN IEC 62196-1, Classificazione CEI: 23-88 dal titolo “Spine, prese fisse, connettori mobili e fissi per veicoli – Carica conduttiva dei veicoli elettrici – Parte 1: Requisiti generali”. Tale norma si applica alle spine, alle prese fisse, ai connettori e ai gruppi di cavi assemblati destinati ad essere utilizzati nei sistemi di ricarica conduttiva dei veicoli elettrici, la cui tensione nominale di esercizio in c.a. non è superiore a 690 V, con frequenza compresa tra 50 Hz e 60 Hz e corrente nominale non superiore a 250 V, e la cui tensione nominale di esercizio in c.c. non è superiore a 1 500 V, con corrente nominale non superiore a 800 A.
La temperatura ambiente considerata dalla Norma è compresa tra -30° C e +40° C.
Per la corrente alternata
Attualmente sono normalizzati (CEI EN 62196-2 “Spine, prese fisse, connettori mobili e fissi per veicoli – Carica conduttiva dei veicoli elettrici – Parte 2: Compatibilità dimensionale e requisiti di intercambiabilità di attacchi a spina e alveoli per corrente alternata”) tre tipi principali di prese, spine e connettori specifici per la carica del veicolo elettrico in corrente alternata differenziati in funzione della corrente, della tensione nominale, del numero delle fasi e del numero dei contatti pilota, ovvero utilizzabili, con alcune restrizioni, per i modi di carica 3, 2 e 1.
Il tipo 1 è una spina monofase 32 A 250 V, nata in Giappone e promossa dalla Yazaki Corporation (un’azienda giapponese fornitrice globale di componenti automobilistici e specializzato in cablaggi, strumenti e componenti come connettori e terminali) ed è particolarmente diffusa per i veicoli elettrici provenienti dall’Asia. Prevede due contatti pilota, ha grado di protezione IP XX B. Consente la ricarica fino a 7,4 kW. E’ in fase di sperimentazione l’utilizzo per la ricarica anche in corrente continua.
Il tipo 2 è disponibile in versione monofase 70 A, 250 Vac o trifase 63 A, 480 Vac. E’ promossa da Mennekes e si è imposta come standard di riferimento per tutti i principali Distributori Europei. Prevede due contatti pilota, ha grado di protezione IP XX B se dotata di shutter. Prevede un sistema di ritenuta della spina nella presa. Consente la ricarica fino a 43 kW. E’ in fase di sperimentazione l’utilizzo per la ricarica anche in corrente continua.
Il tipo 3 è declinato in 3A e 3C. Il tipo 3A è Monofase, con un solo contatto pilota, ha potenza massima pari a 16A, 250Vac prevede un sistema di ritenuta opzionale delle spina nella presa, è particolarmente utilizzato per i veicoli leggeri (scooter e quadricicli). Il tipo 3C, che a differenza del 3A prevede anche la versione trifase, è sostanzialmente in disuso.
Per la corrente continua
Le caratteristiche dei connettori in corrente continua sono definite dalla Norma IEC 62196-3 “Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets – Conductive charging of electric vehicles – Part 3: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for d.c. and a.c./d.c. pin and contact-tube vehicle couplers” e recepita a livello nazionale nel 2016 come Norma CEI EN 62196-3 “Spine e prese per veicoli elettrici – Carica conduttiva dei veicoli elettrici Parte 3: Prescrizioni dimensionali per compatibilità e intercambiabilità di apparecchi con alveoli e spinotti cilindrici per corrente continua e corrente alternata/corrente continua”. Gli standard attualmente diffusi sul mercato sono CHAdeMO e CCS.
CHAdeMO è un sistema di ricarica rapida per veicoli elettrici a batteria, sviluppato nel 2010 dalla CHAdeMO Association, formata dalla Tokyo Electric Power Company in collaborazione con le più importanti case automobilistiche giapponesi. Il nome è un’abbreviazione di “CHArge de MOve” ed è tuttora uno standard particolarmente diffuso per i veicoli asiatici. Consente la ricarica fino a 100 kW.
Il CCS “Combined Charging System” è stato presentato nel 2011 e rappresenta lo standard per le vetture europee. Supporta la ricarica fino a 350 kW.
2.3.3 La lunghezza del cavo di collegamento
La Norma 61851-1 non impone limiti di lunghezza al cavo di collegamento, ma rimanda ad eventuali criteri specifici da individuare nelle norme Nazionali. A titolo di esempio la norma cita I casi degli Stati Uniti, dove la lunghezza limite è di 7,5 metri e della Svizzera, che prevede una lunghezza limite pari a 5 metri. In assenza di regolamentazione il costruttore potrà proporre sul mercato la soluzione più opportuna.
NOTE 1 In the following countries, the overall Iength of the EV supply cable does not exceed 7,5 m unless equipped with a cable management system as required by national codes and regulations: US.
NOTE 2 In the following countries. the overall length of the EV supply cable does not exceed 5 m unless equipped with a cable management system as required by national codes and regulations: CH.
