Los conectores de carga EV vienen en muchas formas y tamaños

Oct 20, 2023

Los vehículos eléctricos ahora son comunes en nuestras carreteras, y se está construyendo infraestructura de carga en todo el mundo para servirlos. Es el equivalente eléctrico de la gasolinera y, muy pronto, estarán en todas partes.

Sin embargo, plantea un problema interesante. Las bombas de gasolina simplemente vierten un líquido en un orificio y se han estandarizado en gran medida durante bastante tiempo. Ese no es exactamente el caso en el mundo de los cargadores EV, así que profundicemos y veamos el estado actual del juego.

Desde que se volvió más común durante la última década, la tecnología EV ha experimentado un rápido desarrollo. Dado que la mayoría de los vehículos eléctricos todavía tienen un alcance algo limitado, los fabricantes de automóviles han desarrollado vehículos de carga cada vez más rápidos a lo largo de los años para mejorar la practicidad. Esto se ha producido a través de mejoras en las baterías, el hardware del controlador y el software. La tecnología de carga ha evolucionado hasta el punto en que los vehículos eléctricos más recientes ahora pueden agregar cientos de millas de alcance en menos de 20 minutos.

Sin embargo, cargar vehículos eléctricos a este ritmo requiere enormes cantidades de energía. Por lo tanto, los fabricantes de automóviles y los grupos de la industria han trabajado para desarrollar nuevos estándares de carga que puedan entregar alta corriente para recargar las baterías de los vehículos lo más rápido posible.

Como guía, un enchufe doméstico típico en los EE. UU. puede proporcionar 1,8 kW de potencia. Se necesitarían 48 horas o más para cargar un vehículo eléctrico moderno desde un enchufe doméstico como este.

Por el contrario, los puertos de carga de EV modernos pueden transportar desde 2 kW hasta 350 kW en algunos casos, y requieren conectores altamente especializados para hacerlo. A lo largo de los años, han surgido varios estándares a medida que los fabricantes de automóviles buscan bombear más electricidad a un vehículo a mayor velocidad. Echemos un vistazo a las opciones más comunes hoy en día.

CA, monofásico.

El estándar SAE J1772 se anunció en junio de 2001, también conocido como J Plug. El conector de 5 pines admite la carga de CA monofásica a 1,44 kW cuando se conecta a una toma de corriente doméstica estándar, aumentando hasta 19,2 kW completos cuando se instala en una estación de carga EV de mayor velocidad. El conector transporta alimentación de CA monofásica en dos conductores, señalización en dos conductores más, siendo el quinto una conexión a tierra de protección.

El J Plug se volvió obligatorio para todos los vehículos eléctricos vendidos en California después de 2006, y rápidamente se popularizó en EE. UU. y Japón, con cierta penetración en otros mercados mundiales.

CA, monofásica o trifásica.

El conector Tipo 2, también conocido por su creador, el fabricante alemán Mennekes, se propuso por primera vez en 2009 como reemplazo de SAE J1772 en la Unión Europea. Su característica principal es que su diseño de conector de 7 pines puede transportar energía de CA monofásica o trifásica, lo que le permite cargar vehículos con hasta 43 kW. En la práctica, muchos cargadores Tipo 2 alcanzan un máximo de 22 kW o menos. De manera similar, presenta dos pines para señalar la inserción previa y posterior, similar a J1772. Luego tiene una tierra de protección, un neutro y tres conductores para las tres fases de CA.

En 2013, la UE eligió los enchufes Tipo 2 como el nuevo estándar para reemplazar J1772 y los oscuros conectores EV Plug Alliance Tipo 3A y 3C en aplicaciones de carga de CA. El conector se ha vuelto ampliamente aceptado en el mercado europeo desde entonces y también está disponible en muchos vehículos del mercado internacional.

Carga rápida AC, monofásica o trifásica, DC

CCS significa Sistema de carga combinado y utiliza conectores "combo" para permitir la carga tanto de CC como de CA. El estándar se publicó en octubre de 2011 y tenía como objetivo permitir que la carga de CC de alta velocidad se implementara fácilmente en vehículos nuevos. Esto se lograría agregando un par de conductores de CC a los tipos de conectores de CA existentes. CCS viene en dos formas principales, el conector Combo 1 y el conector Combo 2.

El Combo 1 cuenta con un conector de CA tipo 1 J1772 emparejado con dos conductores de CC grandes. Por lo tanto, un vehículo con un conector CCS Combo 1 puede conectarse a cargadores J1772 para carga de CA o un conector Combo 1 para carga de CC de alta velocidad. Este diseño estaba destinado a vehículos en el mercado estadounidense, donde el conector J1772 se había vuelto común.

El conector Combo 2 presenta un conector Mennekes emparejado con dos conductores de CC grandes. Diseñado para el mercado europeo, esto permite que los automóviles con un enchufe Combo 2 se carguen en CA monofásica o trifásica con un conector Tipo 2, o se conecten a un conector Combo 2 para carga rápida de CC.

CCS permite la carga de CA según los estándares de los subconectores J1772 o Mennekes integrados en el diseño. Sin embargo, cuando se usa para carga rápida de CC, permite tasas de carga ultrarrápidas de hasta 350 kW.

En particular, los cargadores rápidos de CC con el conector Combo 2 eliminan las conexiones de fase y neutro de CA del conector, ya que no son necesarias. Los conectores Combo 1 los dejan en su lugar, aunque no se usan. Ambos diseños se basan en los mismos pines de señalización que usa el conector de CA para comunicarse entre el vehículo y el cargador.

CA monofásico, CC de carga rápida

Como una de las empresas pioneras en el espacio EV, Tesla se propuso diseñar su propio conector de carga para satisfacer las necesidades de sus vehículos. Esto se implementó como parte de la red Supercharger de Tesla, que tenía como objetivo construir una red de carga rápida para respaldar los vehículos de la compañía cuando existía poca infraestructura para este propósito.

Mientras que la compañía equipa sus vehículos con conectores Tipo 2 o CCS en Europa, en EE. UU., Tesla ha utilizado su propio estándar de puerto de carga. Puede admitir carga monofásica y trifásica de CA, así como carga de CC de alta velocidad en los puestos de Supercharger de Tesla.

Las estaciones Supercharger originales de Tesla podían entregar hasta 150 kW por automóvil, aunque los modelos posteriores de baja potencia para áreas urbanas tenían un límite inferior de 72 kW. Los últimos cargadores de la empresa pueden entregar hasta 250 kW a vehículos adecuadamente equipados.

Carga rápida de CC

Emitido por la Administración de Normalización de China, el estándar GB/T 20234.3 cubre un conector capaz de carga rápida de CA y CC monofásica. Prácticamente desconocido fuera del exclusivo mercado de vehículos eléctricos de China, está clasificado para funcionar con hasta 1000 V CC y 250 amperios, proporcionando velocidades de carga de hasta 250 kW.

Es poco probable que encuentre este puerto en un vehículo que no fue construido en China y destinado a su propio mercado o quizás a aquellos países con los que tiene fuertes relaciones comerciales.

Quizás lo más interesante de este diseño de puerto son los pines A+ y A-. Estos están clasificados para hasta 30 V y hasta 20 A de corriente. Se describen en el estándar como "fuente de alimentación auxiliar de bajo voltaje proporcionada por el cargador externo para el vehículo eléctrico".

Su función exacta no está clara a partir de esa traducción, pero pueden estar destinados a ayudar a arrancar un vehículo eléctrico que tiene las baterías completamente agotadas. Cuando la batería de tracción de un EV y la batería de 12 V están muertas, puede ser difícil cargar el vehículo ya que los componentes electrónicos del automóvil no tienen energía para activarse y comunicarse con el cargador. Tampoco se pueden energizar los contactores para conectar el paquete de tracción a los diversos subsistemas del automóvil. Estos dos pines pueden estar destinados a proporcionar suficiente energía para hacer funcionar los componentes electrónicos básicos del automóvil y energizar los contactores para que la batería de tracción principal pueda cargarse incluso si el vehículo no tiene energía en absoluto. Si sabes más sobre esto, no dudes en hacérnoslo saber en los comentarios.

Carga rápida de CC

CHAdeMO es un conector estándar para vehículos eléctricos que se creó principalmente para aplicaciones de carga rápida. Puede entregar hasta 62,5 kW a través de su conector exclusivo. Fue el primer estándar que tenía como objetivo proporcionar carga rápida de CC a los vehículos eléctricos, independientemente del fabricante, y presenta pines de bus CAN para la comunicación entre el vehículo y el cargador.

El estándar fue propuesto en 2010 para uso global, respaldado por fabricantes de automóviles japoneses. Sin embargo, el estándar realmente solo se ha popularizado en Japón, con Europa adhiriéndose al Tipo 2 y EE. UU. yendo con J1772 y el propio conector de Tesla. En un momento, la UE consideró exigir una eliminación completa de los cargadores CHAdeMO, pero en su lugar se conformó con el requisito de que los puestos de carga "al menos" tengan un conector Tipo 2 o Combo 2 en su lugar.

En mayo de 2018 se anunció una actualización compatible con versiones anteriores, que permitiría que los cargadores CHAdeMO entreguen hasta 400 kW, eclipsando incluso a los conectores CCS en esta área. Los defensores de CHAdeMO mencionaron su naturaleza como un estándar único en todo el mundo, frente a la división entre los estándares CCS de EE. UU. y la UE. Sin embargo, no ha podido encontrar muchas compras fuera del mercado japonés.

Un estándar CHAdeMo 3.0 ha estado en desarrollo desde 2018. Conocido como ChaoJi, presenta un diseño de conector de 7 pines completamente nuevo, desarrollado en asociación con la Administración de Normalización de China. Espera aumentar las tasas de carga hasta 900 kW, funcionando a 1,5 kV y entregando 600 amperios completos mediante el uso de cableado refrigerado por líquido.

Al leer este artículo, se le perdonará que piense que hay un montón de diferentes estándares de carga listos para causarle dolores de cabeza dondequiera que conduzca su nuevo vehículo eléctrico. Afortunadamente, no es realmente el caso. La mayoría de las jurisdicciones han trabajado para respaldar un estándar de carga con exclusión de la mayoría de los demás, lo que lleva a que la mayoría de los vehículos y cargadores en un área determinada sean compatibles. La excepción, por supuesto, es Tesla en los EE. UU., pero también tienen su propia red de carga dedicada.

Si bien hay algunas personas que se han quedado atrapadas con el cargador incorrecto en el lugar incorrecto en el momento incorrecto, a menudo pueden arreglárselas con un adaptador de algún tipo u otro cuando sea necesario. En el futuro, la mayoría de los vehículos eléctricos nuevos se apegarán a los tipos de cargador establecidos en su región de venta, lo que facilitará la vida de todos.