Sviluppata in stretta collaborazione con alcuni dei principali produttori automobilistici mondiali, la gamma Power.S3 garantisce sicurezza, durata, affidabilità, leggerezza e compattezza, criteri essenziali per le applicazioni EV e HV. I nuovi prodotti FCI offrono inoltre una competitività in termini di costi, fondamentale per i veicoli a basse o zero emissioni. La gamma Power.S3 comprende prese di ricarica da 16/32 A e connettori ad alta tensione da 400/600 Volt per correnti fino a 230 Ampere, progettati specificamente per la nuova generazione di veicoli ibridi ed elettrici alimentati da batterie ricaricabili.
Il mercato dei veicoli elettrici e ibridi sta prendendo forma.
Con l'aumento dei prezzi del petrolio, le preoccupazioni ambientali e una serie di normative e incentivi governativi, il mercato dei veicoli elettrici e ibridi ha continuato a crescere. I principali produttori di componenti per l'industria automobilistica stanno già commercializzando modelli a basse emissioni o prevedono di farlo nel prossimo futuro. Inoltre, diverse grandi aziende inizieranno la produzione di massa di veicoli elettrici completi entro i prossimi due anni.
Sebbene lo sviluppo di veicoli a basse o zero emissioni sia molto importante, non è ancora chiaro con quale rapidità i consumatori adotteranno questa nuova tecnologia. Le previsioni stimano che questi veicoli rappresenteranno tra l'1% e il 10% del mercato automobilistico globale entro il 2015/2020. Tuttavia, anche considerando la stima più bassa, questi veicoli rappresentano un nuovo e significativo segmento di mercato, con sfide e opportunità uniche per tutti coloro che sono coinvolti nella loro progettazione e produzione.
Nonostante l'impegno dei principali produttori di apparecchiature verso veicoli a basse o zero emissioni, il dibattito sulle tecnologie specifiche che i veicoli elettrici e ibridi dovrebbero adottare continua. I produttori di tutto il mondo stanno perseguendo percorsi di sviluppo differenti. Pertanto, nei prossimi due o tre anni, i consumatori avranno a disposizione una gamma ancora più ampia di varianti di veicoli elettrici e ibridi. Queste includeranno un ampio spettro di ibridi, tra cui ibridi leggeri (in cui il motore convenzionale si spegne automaticamente quando il veicolo si ferma e si riavvia quando riparte), ibridi a basse emissioni (come la Toyota Prius), ibridi completi (in cui sia un motore elettrico che un motore convenzionale possono alimentare il veicolo) e ibridi plug-in (ovvero ibridi completi in cui la batteria può essere ricaricata anche indipendentemente tramite una stazione di ricarica). Il modello Chevrolet Volt, di prossima uscita, offre una prospettiva leggermente diversa, in quanto è dotato di una batteria con un'autonomia di 65 km, affiancata da un classico motore a combustione con un'autonomia maggiore.
Anche i piani per la produzione su larga scala di veicoli elettrici (alimentati esclusivamente da una batteria ricaricabile) sono in fase avanzata. Tra i modelli in programma c'è una nuova Renault/Nissan, prevista per il 2011, con un'autonomia di 160 km.
Oltre alle prestazioni delle auto stesse, l'evoluzione del mercato dei veicoli elettrici/ibridi dipende anche dai miglioramenti tecnologici delle batterie in termini di peso, costi ed efficienza energetica, nonché dalla velocità e dallo sviluppo dell'infrastruttura di ricarica. Infatti, sebbene i veicoli elettrici saranno probabilmente utilizzati come seconde auto per tragitti relativamente brevi, l'ansia da autonomia rimane un fattore limitante per i modelli elettrici. Questo problema sarà completamente risolto solo se e quando i consumatori avranno facile accesso alle stazioni di ricarica rapida. Immaginate l'ansia di un automobilista che ha a disposizione solo 8 litri di carburante in un'auto tradizionale, l'equivalente dell'autonomia di un veicolo elettrico...
Affrontare la sfida delle nuove esigenze legate all'interconnessione e ai punti di ricarica
Uno dei fattori comuni a queste diverse concezioni di veicoli elettrici e ibridi è l'utilizzo di grandi batterie al litio, con tensioni di esercizio da 400 V a 600 V, venti volte superiori rispetto alle batterie al piombo-acido standard da 12/14 V delle auto tradizionali. Questo incremento ha reso necessario lo sviluppo di un'ampia gamma di soluzioni dedicate per l'interconnessione e la ricarica.
Questi nuovi punti di interconnessione e ricarica devono affrontare una serie di sfide critiche. La sicurezza è fondamentale, considerate le tensioni operative da 400 V a 600 V e le correnti da 50 A a 300 A e oltre. Gli utenti dovranno inevitabilmente accedere frequentemente al motore per ricaricare o sostituire la batteria, rendendo essenziali robuste misure di sicurezza per prevenire le folgorazioni. Tali livelli di potenza creano anche un problema significativo: le interferenze elettromagnetiche, oltre al rischio di archi elettrici durante la connessione e la disconnessione dei connettori. Ciò può causare danni non solo agli utenti, ma anche ai terminali, ai dispositivi elettrici o a qualsiasi componente di interconnessione.
La presenza di una batteria agli ioni di litio di grandi dimensioni aumenta il rischio di incendio, mentre il peso e l'efficienza energetica rimangono priorità assolute. Infatti, il miglioramento dell'autonomia di un veicolo elettrico e della sua autonomia della batteria deve essere accompagnato da una riduzione del peso di tutti i componenti. Anche la preoccupazione per il risparmio sui costi è essenziale, poiché la nuova generazione di veicoli elettrici è destinata principalmente al mercato di massa. La sola batteria può costare diverse migliaia di euro, aumentando la pressione e l'incentivo a ridurre i costi di produzione in ogni altra parte del veicolo.
Approccio collaborativo allo sviluppo di interconnessioni e prese di ricarica:
FCI è nella posizione ideale per creare nuovi prodotti di interconnessione e prese di ricarica per il mercato dei veicoli elettrici e ibridi. L'azienda vanta una profonda conoscenza della tecnologia di interconnessione e dei requisiti specifici del mercato automobilistico. Inoltre, FCI ha maturato una pluriennale esperienza nella progettazione e produzione di nuove soluzioni in collaborazione con i principali produttori di componenti per il settore automobilistico. Questo aspetto è particolarmente importante per il mercato dei veicoli elettrici e ibridi, dove affidarsi a regole consolidate non è praticabile. Pertanto, il successo è legato a un approccio realmente collaborativo. Dopo diversi anni di stretta collaborazione con le principali case automobilistiche, l'azienda è ora in grado di offrire, in produzione di serie, una gamma collaudata di soluzioni denominata Power.S3, composta da prese di ricarica e connettori ad alta tensione: terminali ad alte prestazioni e innovativi alloggiamenti a basso profilo.
Prese di ricarica Power.S3 16/32 A.
Mentre i veicoli micro e ibridi a basse emissioni sono già presenti sul mercato, la fase successiva nel mercato dei veicoli a basse e zero emissioni è rappresentata dal lancio di veicoli elettrici e ibridi plug-in. Per soddisfare l'esigenza di nuove soluzioni di ricarica per questi veicoli, FCI ha collaborato con REMA, un produttore specializzato in prese e spine per carrelli elevatori elettrici. Il primo prodotto lanciato a seguito di questa collaborazione è una presa e spina di ricarica monofase da 16/32 A, pienamente conforme agli standard internazionali SAE J1772 e IEC62192-1 per applicazioni di ricarica lenta di veicoli elettrici/ibridi. Questi prodotti consentiranno di ricaricare la batteria agli ioni di litio di un veicolo in quattro-otto ore, sia presso una stazione di ricarica pubblica che a casa.
Grazie all'esperienza di REMA nella ricarica di batterie ad alta tensione e alla conoscenza del mercato dell'interconnessione automobilistica da parte di FCI, i prodotti beneficiano di diverse caratteristiche uniche e innovative. Questi prodotti includono, in particolare, terminali femmina multifascio dotati di una molla calibrata per un controllo più preciso delle forze di aggancio e sgancio, che consentono migliaia di cicli di aggancio/sgancio. I prodotti progettati offrono protezione IP67 contro polvere e acqua, soddisfacendo elevati requisiti di sicurezza e isolamento, nonché una nuova protezione antigelo e canali speciali per il drenaggio di fluidi e polveri. Particolare attenzione è stata dedicata all'ergonomia per garantire comfort e facilità d'uso.
Per ottenere l'accettazione da parte dei consumatori di veicoli completamente elettrici e ibridi plug-in, sarà necessaria anche una capacità di "ricarica rapida", che consenta di ricaricare completamente la batteria in pochi minuti utilizzando stazioni di ricarica specializzate. FCI e REMA stanno attualmente finalizzando lo sviluppo di una presa di ricarica rapida da 16/63 A. Questa presa è stata progettata in conformità con la norma IEC 62196-2-2 (sebbene sia ancora in fase di finalizzazione). La sua capacità di funzionamento monofase, bifase o trifase offre una protezione integrata, nonché prestazioni di ciclo identiche al dispositivo da 16/32 A.
Power.S3 – Una gamma completa di terminali.
La gamma di terminali FCI rispecchia l'ampia varietà di applicazioni specifiche per la progettazione di veicoli elettrici/ibridi. L'Apex-280 è stato progettato su misura per soddisfare i requisiti di 35 A di sottosistemi come climatizzazione, riscaldamento e interconnessione della presa di ricarica del veicolo, mentre l'RCS-800 gestisce connessioni CC/CC ad alta corrente e alta tensione per la batteria, la scatola di giunzione e l'inverter, ad esempio. L'Apex-950 si posiziona tra i due prodotti sopra menzionati e offre una corrente massima ammissibile fino a 150 A.
Apex-280: spina maschio rettangolare 2,8 mm 35 A a 70ºC (cavo da 4 mm²)
Apex-950: spina maschio rettangolare 9,5 mm 150 A a 70ºC (cavo da 35 mm²)
RCS-800: spina maschio rotonda 8 mm 230 A a 70ºC (cavo da 50 mm²)
Questa gamma presenta notevoli innovazioni, come i terminali RCS-800, che offrono un nuovo concetto di spina maschio rotonda da 8 mm che consente un utilizzo più efficiente dello spazio rispetto al terminale quadrato equivalente. Questi terminali presentano anche un elevato numero di punti di contatto e possono funzionare fino a 230 A e oltre, a seconda delle specifiche esatte del cliente. Speciali finiture superficiali proteggono il prodotto dai danni causati dagli archi elettrici, mentre il cappuccio in plastica offre protezione IP2-x, prevenendo così il rischio di scosse elettriche.
Power.S3 – Soluzioni di contenimento innovative
Per gli interconnettori APEX-280 e RCS-800, FCI ha sviluppato soluzioni di contenimento innovative. Gli aspetti più rivoluzionari sono un dispositivo di regolazione brevettato, che interrompe l'alimentazione non appena il connettore viene scollegato, e un esclusivo processo di disconnessione a due fasi che fornisce un tempo sufficiente per l'attivazione del dispositivo di regolazione. Pertanto, la disconnessione non può avvenire con l'alimentazione attiva: l'utente deve eseguire due movimenti indipendenti e ha a disposizione una finestra di cinque secondi tra l'interruzione dell'alimentazione e la rimozione del connettore. Questi innovativi dispositivi di sicurezza si aggiungono a molte altre caratteristiche. I terminali sono racchiusi in una griglia protettiva in plastica che impedisce il contatto fisico, mentre il sistema di accoppiamento assiale ErgoMate di FCI consente una soluzione a basso profilo che riduce significativamente le forze di accoppiamento. Una volta collegato, un dispositivo di sicurezza per la posizione del connettore deve essere attivato per garantire una connessione completamente sicura. Inoltre, i livelli di schermatura (80 dB) e di tenuta stagna sono elevati e si accompagnano a un design compatto con un profilo notevolmente basso.
Lo sviluppo personalizzato rimane la norma.
Il mercato dei veicoli elettrici/ibridi è dinamico e in rapida evoluzione. Tutte le parti coinvolte nella progettazione e produzione di questi nuovi veicoli si trovano in una fase cruciale e hanno ancora molto da imparare sul comportamento dei loro prodotti in situazioni reali. FCI continua a essere attivamente impegnata nello sviluppo di nuovi prodotti. Oltre alle prese di ricarica rapida menzionate in precedenza, i nuovi prodotti includono:
- un connettore a 2 vie/90°. Dato lo spessore dei cavi tipicamente utilizzati nei veicoli elettrici/ibridi, questo tipo di connettore è spesso preferibile alla piegatura dei cavi;
- una spina di test a 2 vie con un interruttore di isolamento integrato che consente di scollegare manualmente il caricabatterie dalla batteria per interventi di manutenzione, riparazione o in caso di emergenza.
Con il lancio della gamma Power.S3, FCI si è affermata come leader globale, offrendo un portafoglio completo di soluzioni pronte per la produzione e convenienti per il mercato dei veicoli elettrici e ibridi. Tuttavia, nel prossimo futuro, il mercato sarà caratterizzato anche dalla necessità di sviluppo personalizzato. Poiché ogni casa automobilistica ha la propria strategia, la disponibilità di FCI a collaborare con i clienti per creare soluzioni su misura commercialmente valide rappresenta un ulteriore vantaggio competitivo chiave in questo settore tecnologico in rapida evoluzione. In questo ambito, i fattori determinanti per il successo sono l'orientamento al cliente, le capacità di gestione dei progetti e, naturalmente, la competenza tecnica unita a strumenti di progettazione predittiva. Questi strumenti e questa metodologia consentono a FCI e ai suoi partner di progettare connettori ad alte prestazioni e di prevedere, già in fase di progettazione, il livello di prestazioni che raggiungeranno. In questi settori tecnologici altamente innovativi, questa previsione delle prestazioni è di fondamentale importanza per i progettisti di veicoli elettrici e ibridi.
Autore
FCI
