Carga de vehículos eléctricos: que son las Curvas CharIN

 

Carga de vehículos eléctricos: que son las  Curvas CharIN

 

Introducción

CharIN es una asociación global  con más de 330 miembros dedicados a promover estándares en el campo de los sistemas de carga para cargar vehículos eléctricos en el mundo. Bajo la sigla de CharIN (Charging Interface Initiative), las partes interesadas de todos los sectores de la movilidad eléctrica, como fabricantes de automóviles, fabricantes de estaciones de carga, proveedores de componentes, proveedores de energía, operadores de redes y muchos otros, continúan avanzando hacia la carga interoperable, donde los vehículos, los cargadores  y el software hacen que los sistemas funcionan juntos y confluyendo en  que la experiencia del usuario sea confiable, fácil y fluida.

 

Para ello, el  objetivo de CharIN es definir requisitos para la evolución de los estándares relacionados con el Sistema de Carga Combinado (Combined Charging System)  ó  CCS y para la certificación de productos basados en CCS y establecerlo como el estándar para la carga de vehículos, de todo tipo,  eléctricos a batería.

 

Historia

En Alemania, la Iniciativa de Interfaz de Carga  (CharIN) fue fundada por fabricantes y proveedores de automóviles (Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, TÜV SÜD y Volkswagen) para promover la adopción de CCS.

Señalaron, en su momento, que la mayoría de los automóviles no pueden cargar más de 50 kW, por lo que esa fue la primera potencia común de las estaciones CCS que se construyeron durante 2015. El siguiente paso fue la estandarización de las estaciones con una potencia de 150 kW, mirando hacia un futuro sistema de una potencia de 350 kW. Volvo se unió a CharIN en 2016;  al igual que Tesla; Lucid Motors; Faraday Future y  Toyota en 2017. Hoy en día los fabricantes de equipos de suministro de vehículos eléctricos (EVSE) ofrecen cargadores CCS con potencias superiores a 350 kW.

 Que es el sistema CCS

El Sistema de Carga Combinado, también conocido como  CCS o Combo, con su variante más actualizada CCS2 o Combo 2, es un estándar  usado a nivel mundial, conocido como IEC 62196, para carga de automóviles eléctricos que utiliza un único conector para diversos modos de carga, tanto de corriente alterna como de corriente continua.

 

 Este sistema de carga no define nuevas especificaciones, sino que recoge un conjunto de características que ya están definidas en diversas normas internacionales con el fin de tener un único sistema que satisfaga todas las necesidades de carga de vehículos.

Es un estándar internacional para el conjunto de conectores eléctricos y los modos de recarga (en especial, la rápida, High Power Charging) para vehículos eléctricos y que se mantiene técnicamente por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).

 

Modos de recarga (repaso)

IEC 62196-1 se aplica a toma corriente, macho-hembra, conectores, entradas y cables para vehículos eléctricos, destinados a sistemas de carga conductiva que incorporan medios de control, con un voltaje operativo limitado que no exceda de:

    690 V AC 50–60 Hz con una corriente limitada que no exceda de 250 A;

    600 V DC con una corriente que no exceda de 400 A.

 IEC 62196 hace referencia a los modos de carga definidos en IEC 61851-1, que incluye:

Modo 1:    Carga lenta desde una base de enchufe doméstico, no industrial

Modo 2:    Carga lenta desde una base de enchufe doméstico, con un dispositivo de protección en cable.

Modo 3:    Carga normal, semirrápida o rápida utilizando una base de enchufe específica para vehículos eléctricos, con función de control y protección instalada.

Modo 4:    Carga rápida utilizando un cargador externo.

 

La recarga semirrápida es aquella con una potencia igual o superior a 15 kW, e inferior a 40 kW, mientras que la rápida es de una potencia igual o superior a 40 kW.

 

Clases de potencia de las estaciones de carga

Para garantizar la interoperabilidad entre los vehículos eléctricos CCS actuales, CCS antiguos y futuros con las estaciones de carga, en particular la compatibilidad de los respectivos rangos operativos, se considerarán las clases de potencia de las estaciones de carga. De las cuales se necesita una definición clara de voltaje, corriente y potencia garantizada para el cliente.

 Los fabricantes de estaciones de carga, así como los OEM (fabricantes de equipos originales) de vehículos eléctricos, deben asegurarse de que sus productos sean compatibles al menos con todas las versiones e implementaciones de protocolos de comunicación actuales y anteriores.

 

• CC = Corriente Continua

• CA = Corriente alterna

• Pref es un valor fijo calculado de una clase de potencia proporcionada por el fabricante para representar la capacidad de una estación de carga.

• Ipico de una estación de carga es la corriente de salida máxima que la estación de carga puede entregar durante un tiempo específico (consulte la Tabla 1, “Duración Ipico”) en condiciones ambientales específicas. El valor será proporcionado por el fabricante.

•Iderated (reducida) es la corriente de salida que la estación de carga es capaz de entregar continuamente en condiciones ambientales específicas. La Iderated de una estación de carga será al menos el 75% del Ipico de la estación de carga.

• Imín de una estación de carga es la corriente de salida mínima que la estación de carga es capaz de entregar de forma continua en condiciones ambientales específicas.

• Umax de una estación de carga es el voltaje de salida máximo que la estación de carga es capaz de entregar continuamente en condiciones ambientales específicas.

• Umin de una estación de carga es el voltaje de salida mínimo que la estación de carga es capaz de entregar continuamente en condiciones ambientales específicas.

• Uref es la tensión de referencia a la que se proporciona Pref de la clase de potencia antes de la reducción.

 

CharIN trabaja en la actualidad en un proceso de validación y certificación de cargadores de CC para validar la conformidad y la interoperabilidad con los vehículos eléctricos.

 

Rangos mínimos de funcionamiento y puntos de referencia.

La figura 1 muestra los rangos operativos mínimos de las diferentes clases de potencia antes de la reducción de potencia (si corresponde).

El área dentro de los respectivos rangos operativos de colores será compatible con el EVSE para lograr la clase de potencia dedicada.

Una estación de carga de CC puede proporcionar una gama más amplia de valores de tensión, corriente y potencia, pero deberá proporcionar al menos los valores indicados en la Tabla 1 para lograr una determinada clase de potencia.

 

 Ejemplos

Rangos operativos mínimos de clase de potencia con puntos de referencia indicados. Dos ejemplos de clases de potencia HPC, 150 Kw 300 V y 300 Kw 600 V

 

 CharIN recomienda una evaluación detallada del proyecto antes de instalar la infraestructura de carga de acuerdo con los estándares locales e internacionales aplicables para la ubicación y el caso de uso en el que se instala una estación. Esta evaluación deberá considerar:

- Modelo de negocio del operador del punto de recarga

- Instalación eléctrica y emisiones.

- Máxima energía (de la red eléctrica) disponible en el sitio de emplazamiento.

- Uso de gestión de carga (por ejemplo, para evitar cargas asimétricas y/o picos)

 

Nota: Este documento se centra en automóviles con flujo de energía unidireccional de CC en un rango de voltaje de 200-920 V.

 Fuente: CharIn. Position Paper of  Charging Interface Initiative 

 

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                           2024.-