Il cavo di ricarica è uno dei pochi componenti del sistema della mobilità elettrica maneggiato ogni giorno da un utente non addestrato, esposto in permanenza a intemperie e abrasione, e chiamato a trasportare correnti da 16 a 32 A per ore consecutive lungo una vita utile misurata in migliaia di cicli. La sua costruzione riflette questi vincoli più da vicino di quanto l’aspetto suggerisca.
La sezione di un cavo Tipo 2
Un cavo trifase con connettore Tipo 2 contiene cinque conduttori di potenza, tre fasi più neutro e terra, insieme a due conduttori di segnale che portano la comunicazione tra veicolo e punto di alimentazione. Ogni conduttore di potenza è dimensionato sulla corrente nominale: 2,5 mm² per le applicazioni a 16 A, 6 mm² per quelle a 32 A. Intorno si trovano gli strati di isolamento individuali, un riempitivo che mantiene la geometria circolare e una guaina esterna.
La coppia di segnale è ciò che rende l’insieme qualcosa di più di un cavo di potenza. Un conduttore porta il segnale pilota con cui il punto di alimentazione comunica la corrente disponibile; il secondo porta un valore di resistenza che codifica la portata del cavo stesso, letto dal veicolo prima che circoli qualsiasi potenza.
Conduttori a trefoli sottili
I conduttori non sono massicci. Sono composti da un gran numero di trefoli sottili, e la ragione è meccanica prima che elettrica. Un cavo di ricarica viene avvolto e svolto ogni giorno, spesso su un raggio inferiore al minimo dichiarato dal produttore, e un conduttore massiccio sottoposto a flessioni ripetute incrudisce e alla fine si frattura, tipicamente nel punto in cui entra nel corpo del connettore.
La trefolatura fine distribuisce la deformazione su molti elementi piccoli, ciascuno dei quali flette entro il proprio limite elastico. Abbassa anche il raggio di curvatura che l’insieme tollera, ed è il motivo per cui un cavo a trefoli fini resta flessibile a bassa temperatura mentre uno a trefoli grossolani di pari sezione si comporta come una barra.
Portata di corrente e questione termica
Dimensionare un conduttore è un calcolo termico prima che elettrico. Il limite è la temperatura che l’isolamento tollera in continuo, tipicamente 90 °C per i polimeri impiegati, e la corrente alla quale il conduttore la raggiunge dipende dalla temperatura ambiente, dal fatto che il cavo sia avvolto o steso e da quanta superficie ha a disposizione per dissipare.
È questa la base tecnica del divieto di ricaricare attraverso un avvolgicavo. Un conduttore avvolto dissipa una frazione del calore che dissiperebbe steso, e il fattore di declassamento a matassa completa è consistente. La stessa fisica vale, in misura minore, per un cavo lasciato arrotolato nel bagagliaio durante una sessione.
Polimeri della guaina e temperatura di esercizio
Dominano due materiali. Il PVC costa poco, è adeguato in ambienti interni e perde flessibilità in modo netto sotto lo zero, conservando la forma in cui è stato avvolto. Il poliuretano termoplastico costa di più e mantiene l’elasticità su un intervallo molto più ampio, tipicamente dichiarato da circa −30 a +50 °C, resistendo ad abrasione, oli ed esposizione ultravioletta.
La scelta ha conseguenze per gli impianti del Nord Italia o in quota, dove un cavo che si irrigidisce a −10 °C non è soltanto scomodo: un cavo rigido viene piegato con più forza dall’utente, concentrando la sollecitazione proprio dove i conduttori sono più vulnerabili.
Il connettore come assieme stampato
È nel corpo del connettore che i metodi costruttivi divergono di più. Un assieme stampato in un solo pezzo, senza adesivi e senza fissaggi meccanici, non presenta interfacce che possano ammettere umidità attraverso i cicli termici. I corpi incollati o avvitati si affidano a una guarnizione le cui prestazioni degradano man mano che i materiali si dilatano e si contraggono con coefficienti diversi.
Il materiale dei contatti governa il comportamento elettrico nel tempo. Il rame argentato mantiene bassa la resistenza di contatto lungo cicli di inserzione ripetuti; le leghe povere si ossidano, e l’aumento di resistenza che ne deriva si manifesta come riscaldamento localizzato sul contatto anziché come riscaldamento uniforme del cavo.
Lo strato normativo
Tre riferimenti definiscono ciò che è verificabile. La IEC 62196-2 specifica la geometria del connettore Tipo 2 e l’assegnazione dei pin. La IEC 61851 regola i modi di ricarica e il protocollo di comunicazione. I gradi IP descrivono la protezione contro gli ingressi, e l’IP67 indica resistenza all’immersione temporanea, requisito realistico per un componente lasciato abitualmente su suolo bagnato.
I produttori che pubblicano rispetto a questi riferimenti, tra cui Voldt® che dichiara materiale dei conduttori, placcatura dei contatti e un numero di cicli di accoppiamento verificato, rendono i propri prodotti confrontabili. Un connettore Tipo 2 specificato per oltre 10.000 cicli di inserzione dichiara una proprietà che si può verificare in laboratorio, cosa che una potenza nominale da sola non consente.
