Recarga a través de los conectores tipo 2 y CCS. Comunicación entre el coche y el cargador

Todo aquel que esté familiarizado con el uso de un coche eléctrico, o sea aficionado a las pruebas y revisiones que personas como Bjørn Nyland (más conocido como TeslaBjørn) realizan, se habrá dado cuenta de que a veces ocurre un problema a la hora de cargar: la comunicación entre el coche y el cargador falla, por lo que la carga no se inicia. Sin embargo, este problema de comunicación es casi exclusivo de los cargadores rápidos. ¿Por qué ocurre esto?

Esto se debe a la localización un dispositivo que se encarga de convertir la potencia eléctrica recibida de la red en la potencia eléctrica destinada a cargar la batería. Este dispositivo es el cargador propiamente dicho, y se divide en dos: los cargadores de abordo (on-board chargers) y los externos (off-board chargers).

Estos dispositivos contienen circuitos de control que se comunican en tiempo real con la batería del vehículo y con la estación de recarga, consiguiendo que la batería se recargue de forma óptima, evitando sobrecargas y posibles daños. Esta comunicación permite ajustar la potencia eléctrica suministrada según indique el BMS (Battery Management System) del vehículo. Dentro de dichos cargadores existen circuitos de protección, que permiten al BMS aislar la batería de inmediato si ocurre algún fallo en el proceso de recarga.

En el caso de la recarga lenta en corriente alterna (AC), el encargado de gestionar la carga es el cargador de abordo, equipado en el propio vehículo. Las potencias admitidas por este dispositivo varían entre los 3 y los 22 kW. El tamaño de este cargador está limitado fundamentalmente por el espacio disponible en el vehículo. Un cargador de abordo estándar suele pesar unos 5 kg.

En el caso de la carga rápida en corriente continua (DC), el encargado de gestionar la carga es el cargador externo (el off-board charger), que se encuentra en la estación de recarga, no en el vehículo. Al existir una separación física entre el BMS y el off board charger, los sistemas de comunicación fiables son indispensables.

Carga en corriente alterna mediante el conector Mennekes tipo 2

Esta carga varía en función de las fases empleadas, frecuencia de la red y voltaje de la misma. El on-board charger se encarga de transformar la corriente alterna de la red en corriente continua para la batería.

Un caso excepcional en lo que a carga en AC se refiere es el caso del Renault Zoe, que cuenta con un sistema eléctrico modificado, permitiendo usar determinados componentes asociados al motor como cargador de abordo. Esto le otorga al Zoe un cargador de abordo de 43 kW, si bien no existen muchos puntos donde poder aprovechar más de 22 kW.

El conector empleado para las recargas en corriente alterna en Europa es el conector Mennekes tipo 2, mostrado a continuación. Este conector admite en fase simple hasta 230V y 80A. En trifásica, hasta 400V y 63A.

Los conectores presentes en el tipo 2 son los siguientes:

• Un pin de control, encargado de la gestión de la carga. Le dice al coche la máxima corriente disponible y, el coche, le dice qué corriente desea. La corriente deseada no podrá superar la disponible.
• Un pin de proximidad. Verifica que el conector esté correctamente conectado a la toma del coche. De no estarlo, no permitirá la carga.
• Un conector neutro (N).
• Tres conectores de potencia, L1, L2 y L3. Permite conexiones trifásicas.
• Un pin de protección, o «toma a tierra.»

Carga en corriente alterna mediante el conector CCS combo 2

Las cargas rápidas o «supercargas» en corriente continua (DC) tienen como propósito cargar en pocos minutos la batería del vehículo. Normalmente los fabricantes de coches eléctricos proporcionan el tiempo que se necesita para pasar de un 20% a un 80% de carga. Las potencias de carga están comprendidas entre los 50 y los 350 kW, si bien la media del mercado actual ronda los 100 – 150 kW.

Esta alta potencia tiene un impacto directo en el cargador, y su capacidad de transformar la corriente alterna de la red en corriente continua. Esto obligaría a disponer de un valioso espacio dentro del coche para poder colocar el aparato, junto con un precio mucho más elevado del mismo. Por este motivo, se emplean los cargadores off-board, situados en las estaciones de recarga rápidas. Desde un punto de vista de los modelos de combustión, no tendría sentido que en las gasolineras tuviésemos un simple depósito y que cada coche contase con su propia manguera y bomba integrada, ¿verdad?. 

El conector empleado para las recargas en corriente continua en Europa es el conector CCS Combo 2. Este conector es capaz de entregar hasta 350A y un voltaje de hasta 1000 V. Otro conector DC empleado en Europa es el conector CHAdeMO, aunque este conector tiene más presencia en el mercado asiático, junto con el conector chino GB/T, muy similar. El conector CHAdeMO es capaz de soportar hasta 500V y un máximo de 400A. Volviendo al CCS, el conector es el siguiente:

Los conectores presentes en el CCS2 son los siguientes, muy similares a los del tipo 2:

• Un pin de control y un pin de proximidad, con las mismas funciones que en el tipo 2.
• Dos conectores de potencia, DC- y DC+, al tratarse de corriente continua.
• Un pin de protección, o «toma a tierra,» común al del tipo 2.

En la carga rápida en DC, los pines de control y de proximidad juegan un papel aún mas crucial que en el caso de la carga lenta, ya que son los empleados por el BMS para las comunicaciones. Recordemos que el cargador se encuentra separado físicamente del coche.

Es muy importante que los protocolos de comunicación entre el coche y la estación de recarga sean perfectamente compatibles para evitar errores a la hora de realizar la carga. O para evitar su interrupción una vez la misma ha comenzado.

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Fuente | Delft University of Technology