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Sistema de Carga Combinada: AC convencional y carga DC

La industria del automóvil enfrenta una serie de desafíos tecnológicos relacionados con los vehículos eléctricos: capacidad de la batería, autonomía resultante del vehículo, y su recarga. Hoy en día, cualquiera puede recargar fácilmente su Vehículo Eléctrico (VE) en casa durante la noche, pero ¿qué pasa cuando se estará varias horas en la carretera? En este caso, la carga debería tomar solo unos minutos con el Sistema de Carga Combinada (CCS).

En materia de infraestructura para la electromovilidad, hoy en día existen tres estándares mundiales que unifican el puerto de carga: Tipo 1 SAE J1772 (EE. UU., Japón, Europa parcial); Tipo 2 IEC 62196 (Europa); y GB/T (China).

Los primeros sistemas de carga en el mercado se basan en la carga con corriente alterna (CA), que se toma de la red de Baja Tensión, por ejemplo, en hogares. El enchufe de carga se inserta en la llamada “entrada del vehículo”. La corriente de carga se enruta desde allí a un convertidor CA/CC para convertirla en corriente continua (CC) para la batería. Dependiendo de cómo se diseñe el cable de carga, la infraestructura de carga y la capacidad de la batería, la duración del proceso de carga puede variar. El diseño del cable de carga es el resultado del modo de carga y el estándar de carga.

Con el estándar Tipo 2, por ejemplo, son posibles tres opciones de carga. Para una carga simple y lenta, en el modo de carga de 2 a 3 kW, la corriente se alimenta directamente a través de la toma doméstica Schuko estándar. El cable de carga consiste en un enchufe Schuko, un enchufe de carga Tipo 2 y un IC-CPD (Dispositivo de Protección y Control In-Cable). El ICCPD se usa para controlar y asegurar el proceso de carga. Esta carga lenta puede demorar hasta 11 horas dependiendo de la capacidad de la batería, aproximadamente de la noche a la mañana en el propio estacionamiento.

La carga de una o tres fases con una caja de pared -en el modo de carga de 3 a 22 kW- está limitada a aproximadamente 4 a 7 horas. Por lo general, el Wallbox se instala en garajes privados o estacionamientos. En las áreas de estacionamiento público y semipúblico como los supermercados, las estaciones de carga con varios puntos de carga son útiles. A menudo están equipados con sistemas de facturación e integrados en un sistema de gestión de carga. La potencia de carga habitualmente está en el mismo rango que la de una caja de pared.

En teoría, las estaciones de carga de CA pueden entregar hasta 43,5 kW. La instalación requiere autorización de la empresa de servicios públicos y, además, se deben instalar nuevas líneas para el suministro de energía adicional. En una estación de carga de este tipo, sin embargo, solo se pueden cargar los vehículos que están realmente diseñados para una capacidad de carga tan alta. De lo contrario, existe el riesgo de que los dispositivos de protección se disparen demasiado tarde en el caso de una sobrecorriente. Dado que en la actualidad solo unos pocos vehículos tienen una de estas entradas, la ventaja de establecer una estación de carga de este tipo es aún pequeña en comparación con el esfuerzo involucrado.

Para un alto rendimiento de carga, otras tecnologías como la carga con corriente continua son el foco. Esto significa que capacidades de carga aún mayores son posibles, pero también que se requieren medidas de seguridad adicionales, por ejemplo en el caso del modo de carga 4 hasta 200 kW.


Diferentes enfoques para la carga rápida de DC

La infraestructura de carga de CA de hasta 22 kW, ya es común hoy en día. Esto lo demuestran los portales de Internet y las aplicaciones móviles, que ofrecen una descripción general de las ubicaciones de las estaciones de carga para VE (como www.lemnet.org). Para viajes largos, el vehículo eléctrico no debe preocuparse por el hecho de que no encuentre una estación de carga cerca cuando la batería se vacíe. No obstante, la desventaja es que tiene que programar horas de espera para el proceso de carga, al menos si el vehículo eléctrico solo está diseñado para la carga de CA.

Para los tres estándares de carga Tipo 1, Tipo 2 y GB/T, los sistemas de carga se diseñaron para permitir la carga con corriente continua (CC). La corriente directa se puede suministrar directamente a la batería del vehículo, ya que la conversión de CA/CC ya se lleva a cabo en la estación de carga. El plug-in ampliado permite contactos más grandes y secciones transversales de línea. Como resultado, es posible una potencia de carga de hasta 200 kW dependiendo del estándar. Por lo tanto, la tecnología de carga de CC logra tiempos de carga más cortos en comparación con la tecnología de carga de CA. Por ejemplo, con una carga de 200 kW, el vehículo eléctrico se carga dentro de 5 a 10 minutos.

Debido a la transmisión de alta potencia, se requieren medidas de seguridad más estrictas para la carga de CC. Si durante el proceso se detecta un aumento de temperatura por medio de sensores, la estación de carga cancela el proceso de carga lo suficientemente temprano en caso de sobrecalentamiento. No es posible extraer el tapón de carga durante el proceso gracias a los sistemas de bloqueo.


Carga de CA y DC con solo una entrada

Por lo tanto, si un VE puede confiar en la carga de CA y CC, está preparado para cualquier situación cotidiana. Para que se den ambas opciones, el vehículo debe estar equipado con una entrada CCS (“Combined Charging System” o Sistema de Carga Combinada). La cara enchufable de esta entrada está diseñada para instalar tanto un enchufe de carga de CA como un enchufe de carga de CC en la entrada. Por lo tanto, se puede cargar en el enchufe Schuko en casa durante la noche, en cajas de pared y en estaciones de carga de CA y CC. De esta forma, la entrada CCS ofrece una interfaz de carga ideal en cualquier situación cotidiana.

El Sistema de Carga Combinada (CCS) se desarrolló como un sistema integral para Tipo 1 y Tipo 2. Los detalles técnicos esenciales se establecen en la norma IEC 62196-3, y desde noviembre de 2013, los primeros vehículos de serie grande 100% eléctricos ya han sido equipados con la entrada CCS para el Tipo 2: el VW e-Up y el BMW i3.


» Por Melanie Meis, Phoenix Contact E-Mobility GmbH. / www.phoenixcontact.cl
Noviembre 2017
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