Un fattore comune alle diverse tipologie di veicoli elettrici e ibridi elettrici è l'impiego di grosse batterie al litio con un voltaggio d'esercizio variabile tra 400 e 600 V, ossia almeno dieci volte di più rispetto alle auto convenzionali con accumulatori a celle piombo-acide da 14 V. Per questo motivo si è resa necessaria la creazione di una vasta gamma di interconnettori specifici e di soluzioni appropriate per i charge plug. Questi nuovi interconnettori e charge plug sono chiamati a rispondere a varie sfide piuttosto critiche. La sicurezza è certamente la più rilevante, se si considera che il voltaggio di esercizio varia da 400 a 600 V e che la tensione elettrica può oscillare tra i 50 A fino e oltre i 300 A. Inoltre, i consumatori dovranno inevitabilmente accedere con frequenza al vano motore, per ricaricare o sostituire la batteria, con l'evidente necessità di garantire alti standard di protezione contro il rischio di scosse elettriche. Con questi livelli di alta tensione, anche le interferenze elettromagnetiche rappresentano un elemento di preoccupazione, così come il rischio della creazione di correnti ad arco durante il collegamento/ scollegamento dei connettori. Tutto questo non solo può mettere a rischio l'incolumità o la vita stessa dell'utilizzatore, ma anche danneggiare la superficie dei terminali, dei dispositivi elettrici e di qualunque altro componente di interconnessione. L'utilizzo di una grossa batteria Li-ion aumenta il rischio di incendio, senza peraltro risolvere i problemi di peso e costo. Inoltre, per aumentare la distanza percorribile dai veicoli elettrici e l'autonomia della batteria, occorre il peso di tutti gli altri componenti del veicolo. L'economicità del prodotto gioca anch'essa un ruolo importante, dato che la nascente generazione di veicoli elettrici mira decisamente al mercato di massa. Con una batteria che di per sé arriverà già alle migliaia di euro, si dovranno fare sforzi enormi per ridurre i costi delle restanti componenti del veicolo.
L'approccio collaborativo
allo sviluppo di charge plug
FCI si trova nella posizione ideale per creare nuovi interconnettori e prodotti charge plug per il mercato dei veicoli elettrici e ibridi elettrici. Il vantaggio fondamentale dell'azienda è di poter coniugare una solida esperienza in entrambi i settori della tecnologia degli interconnettori e delle richieste del mercato automobilistico. Inoltre, Fci ha al suo attivo una lunga storia di progettazione e realizzazione di nuove soluzioni in collaborazione con le principali aziende produttrici. Ciò assume particolare significato nel mercato dei veicoli elettrici e ibridi elettrici, per i quali non esistono ancora standard definiti sui quali lavorare. Il successo è stato tuttavia il risultato di un approccio impostato sulla reale collaborazione. Dopo molti anni di partnership operativa con i principali produttori di automobili, l'azienda è ora in grado di offrire una produzione di serie di una vasta gamma di soluzioni testate e di comprovata efficienza: la Power.S3. Questa nuova gamma comprende charge plug e connettori ad alta tensione, terminali ad elevate prestazioni e involucri innovativi e di basso costo.
Soluzioni charge plug
Mentre i veicoli micro ibridi e semi ibridi sono già disponibili, il prossimo obiettivo del mercato dei veicoli a zero emissioni sarà il lancio di veicoli elettrici e di ibridi plug-in. Per soddisfare la necessità di nuove soluzioni charge plug per questi veicoli apripista, Fci ha lavorato in collaborazione con Rema, un produttore specializzato di spine e prese per carrelli elevatori elettrici. Il primo prodotto, frutto di questa collaborazione, che verrà lanciato, è una charge plug 16/32 A monofase con presa totalmente a norma Sae J1772 e Iec 62192-1, gli standard internazionali per le applicazioni su veicoli elettrici e ibridi a “ricarica lenta”. Si tratta di una presa per la ricarica di batterie agli ioni di litio in un tempo variabile dalle quattro alle otto ore, sia presso un punto di ricarica pubblico o a casa. Somma dell'esperienza di Rema con la ricarica di batterie ad alta tensione e di quella di Fci nel mercato degli interconnettori per auto, il progetto si presenta molto promettente con caratteristiche uniche e innovative. In particolare, ci riferiamo ai terminali femmina multicontatto, dotati di un dispositivo a molla calibrato per controllare con precisione le forze di inserzione e disinserzione al fine di poter arrivare a migliaia di cicli di durata. Per rispondere all'elevata necessità di sicurezza, protezione e isolamento, il design prevede un grado di tenuta IP67 contro l'ingresso di polvere e acqua, oltre ad una nuova difesa contro il gelo e canali speciali per il drenaggio di fluidi e polveri. Speciale attenzione è stata inoltre riservata all'ergonomia che ne deve assicurare comodità e facilità d'uso. È ampiamente condivisa l'idea che il gradimento dei veicoli elettrici e degli ibridi plug-in da parte dei consumatori richiederà la messa a punto di una modalità di “ricarica rapida”, in grado di ricaricare completamente la batteria in pochi minuti presso punti di ricarica speciali. Fci e Rema sono alla fase conclusiva dello sviluppo di una charge plug rapida da 16/63 A, progettata secondo le norme Iec 62196-2-2 (sebbene questi standard non siano stati ancora del tutto definiti) e in grado di funzionare con una, due o tre fasi. La presa sarà dotata di una protezione salvavita e garantirà le stesse elevate capacità di ciclo d'inserzione del tipo da 16/32 A.
Una vasta gamma di terminali
La gamma di terminali offerti da Fci riflette la vastità della gamma di applicazioni, tipica della progettazione dei veicoli elettrici e ibridi. L'Apex-280 è stato ideato appositamente per fornire 35 A a sottosistemi vari come quello dell'aria condizionata e del riscaldamento e le connessioni per la ricarica interne al veicolo. L'RCS-800 è stato invece pensato per le alte tensioni e le connessioni a corrente continua ed alta tensione per la batteria, le scatole di raccordo e gli inverter. L'Apex-950 si colloca tra i due e offre una portata di corrente fino a 150 A.Le innovazioni principali di questa linea includono i terminali RCS-800 con un nuovo pin rotondo da 8 mm che permette di sfruttare meglio lo spazio esistente rispetto ai pin quadrati. I pin RCS circolari forniscono inoltre un elevato numero di punti di contatto e possono funzionare fino a 250 A e oltre, a seconda delle esigenze del cliente. La superficie dei pin è placcata per garantire la protezione contro la possibilità di danni generati da possibili correnti ad arco. Una copertura di plastica con grado di protezione IP2-x previene il rischio di scossa elettrica.
Scatole elettriche innovative
Per i connettori APEX-280 e RCS-800, Fci ha sviluppato soluzioni altrettanto innovative per le scatole elettriche. Gli elementi in assoluto più nuovi sono un dispositivo di centralizzazione brevettato che garantisce l'interruzione della corrente nel momento stesso in cui il connettore viene disinserito, e un sistema di disinserzione in 2 fasi studiato per far intervenire il dispositivo entro un tempo tale da escludere qualsiasi disconnessione sotto tensione. Inoltre, l'utilizzatore sarà costretto a compiere due movimenti separati ed è previsto che passino cinque secondi tra l'interruzione di corrente e il rilascio del connettore. Questi nuovissimi dispositivi di sicurezza sono supportati da molte altre caratteristiche. I terminali sono racchiusi in una griglia di protezione di plastica che impedisce ogni possibilità di contatto mentre il sistema d'inserimento assiale ErgoMate di Fci si traduce in una soluzione di ingombro estremamente contenuto con forze d'inserimento molto più ridotte. Una volta inserito, occorre disporre di un dispositivo di mantenimento della posizione del connettore per assicurare una connessione sicura al 100%. Infine sono stati previsti elevati livelli di schermatura e sigillatura, pur con un design estremamente compatto.
