Revelando el poder de los protocolos de comunicación de cargadores a bordo para vehículos eléctricos

 

Revelando el poder de los protocolos de comunicación de cargadores a bordo para vehículos eléctricos

 

 

Artículo traducido de:https://www.embitel.com/blog/embedded-blog/unveiling-the-power-of-on-board-charger-communication-protocols-for-electric-vehicles

 

En el panorama en rápida evolución de los vehículos eléctricos, un componente crucial desempeña un papel fundamental para permitir una carga eficiente: el cargador a bordo. Si bien el cargador a bordo en sí es una parte fundamental de la infraestructura de carga, los protocolos de comunicación empleados dentro de este dispositivo son igualmente esenciales. En este blog, profundizaremos en el mundo de los protocolos de comunicación de cargadores a bordo, explorando su importancia, profundidad técnica y cómo contribuyen al perfecto funcionamiento de los vehículos eléctricos.

El cargador a bordo sirve como vínculo vital entre la red eléctrica y el vehículo eléctrico. Su función principal es convertir la energía de CA de la estación de carga en energía de CC que puede almacenarse en la batería del vehículo eléctrico. Además, el cargador integrado regula el proceso de carga, monitorea las condiciones de la batería y garantiza una carga segura y eficiente.

 

Explorando la importancia de los protocolos de comunicación del cargador a bordo

La comunicación eficiente entre el vehículo y el cargador es esencial para que las operaciones de carga sean fluidas. Los protocolos de comunicación del cargador a bordo desempeñan un papel crucial a la hora de permitir esta comunicación y garantizar el funcionamiento seguro y fiable de los vehículos eléctricos.

 

    - Permitir una comunicación eficiente entre el vehículo y el cargador: los protocolos de comunicación del cargador a bordo facilitan el intercambio de información vital entre el vehículo eléctrico y la estación de carga. Esta información incluye parámetros como potencia de carga, voltaje, corriente y estado de la batería. Al aprovechar protocolos de comunicación sólidos, el cargador integrado puede controlar con precisión el proceso de carga, optimizar la eficiencia de la carga y prevenir posibles problemas.

 -  Garantizar operaciones de carga seguras y confiables: la seguridad es de suma importancia en el mundo de los vehículos eléctricos. Los protocolos de comunicación del cargador integrado incorporan funciones como autenticación, cifrado y detección de errores para garantizar un intercambio de datos seguro. Además, estos protocolos permiten el monitoreo en tiempo real de parámetros críticos, lo que permite que el cargador a bordo detecte cualquier anomalía e inicie las medidas de seguridad adecuadas, como detener el proceso de carga en caso de emergencias.

  -  Mejora de la interoperabilidad en las redes de carga: la interoperabilidad es un factor clave en la adopción generalizada de vehículos eléctricos. Los protocolos de comunicación del cargador a bordo ayudan a establecer compatibilidad e interoperabilidad entre diferentes estaciones de carga y vehículos eléctricos. Esto garantiza que los propietarios de vehículos eléctricos puedan cargar sus vehículos sin problemas en varias estaciones de carga, independientemente del protocolo utilizado, promoviendo una experiencia de carga fácil de usar.

 

 

Protocolos de comunicación comunes de los cargadores a bordo: una mirada en profundidad

En los cargadores a bordo se utilizan habitualmente varios protocolos de comunicación. Exploremos algunos de los más frecuentes y sus funcionalidades.

     - Red de área del controlador (CAN): la red de área del controlador es un protocolo de comunicación ampliamente utilizado en la industria automotriz. CAN permite una comunicación sólida y confiable entre varios componentes dentro de un vehículo, incluido el cargador a bordo. Proporciona un canal de comunicación determinista de alta velocidad, lo que lo hace adecuado para el control y monitoreo en tiempo real del proceso de carga.

     - Comunicación por línea eléctrica (PLC): la comunicación por línea eléctrica utiliza las líneas eléctricas existentes dentro de la infraestructura de carga para transmitir datos. Esto elimina la necesidad de cableado de comunicación adicional, lo que la convierte en una solución rentable. El PLC permite la comunicación bidireccional, lo que permite no solo la transmisión de parámetros de carga sino también información relacionada con la red. Sin embargo, el PLC puede ser susceptible a interferencias de ruido y degradación de la señal.

      -Sistema de carga combinado (CCS): el protocolo del sistema de carga combinado está ganando popularidad como una solución integral para la carga de vehículos eléctricos. CCS combina capacidades de alimentación y comunicación en un solo conector, simplificando el proceso de carga. Admite carga de CA y CC, lo que permite velocidades de carga más rápidas. Además, CCS incorpora compatibilidad con versiones anteriores, lo que permite que los vehículos eléctricos se carguen en estaciones de carga más antiguas. Este protocolo cuenta con el amplio respaldo de los principales fabricantes de automóviles y proveedores de infraestructura de carga.

    - ISO 15118 y el futuro de la comunicación del cargador a bordo: es un estándar emergente para la comunicación del cargador a bordo que tiene como objetivo revolucionar la carga de vehículos eléctricos. Este protocolo de comunicación inteligente permite la carga bidireccional, lo que permite que el vehículo no solo cargue sino también descargue energía a la red. ISO 15118 también introduce funciones avanzadas como Plug and Charge, que automatiza el proceso de autenticación y facturación, mejorando aún más la comodidad y seguridad del usuario.

      -Protocolo estándar de carga CHAdeMO: se originó en Japón y está asociado con un diseño de enchufe específico, lo que facilita la carga de CC bidireccional.

      -Protocolo de comunicación IEC 61850: comprende un conjunto de estándares que definen protocolos de comunicación para dispositivos electrónicos inteligentes en subestaciones. Sirve como estándar fundamental para las redes inteligentes.

      -Protocolo de punto de carga abierto (OCPP): este protocolo facilita la comunicación de funciones de carga inteligentes, como la capacidad de la red, los precios de la energía, la disponibilidad local de energía sostenible y las preferencias del usuario. Se están realizando esfuerzos para incorporarlo a IEC 63110 para establecer un estándar técnico internacional uniforme.

      -Interfaz de punto de carga abierta (OCPI):  permite conexiones entre proveedores de servicios de movilidad eléctrica y operadores de puntos de carga (CPO). Permite a los usuarios de vehículos eléctricos acceder a varios puntos de carga y simplifica los pagos en diferentes jurisdicciones, promoviendo la adopción de vehículos eléctricos a través del roaming. OCPI ofrece funcionalidades integrales, incluida la carga inteligente, y se utiliza ampliamente en la Unión Europea.

      -Respuesta abierta a la demanda automatizada (OpenADR): para un vehículo eléctrico, facilita el intercambio de mensajes de precios y eventos entre empresas de servicios públicos y recursos energéticos distribuidos conectados para gestionar la demanda de forma eficaz. Mientras OpenADR enfatiza el intercambio de información, OCPP se centra más en el control. OpenADR ha ganado una adopción global significativa a lo largo de los años.

 

El impacto de los protocolos de comunicación de los cargadores a bordo en la infraestructura de carga de vehículos eléctricos

Los protocolos de comunicación del cargador a bordo tienen un profundo impacto en la infraestructura general de carga de vehículos eléctricos. Entonces, ¿cuáles son algunas de las implicaciones clave? ¡Vamos a averiguar!

    - Esfuerzos de estandarización y armonización: la estandarización juega un papel vital en el fomento de la interoperabilidad y la compatibilidad entre diferentes estaciones de carga y vehículos eléctricos. Los protocolos de comunicación del cargador a bordo que cumplen con los estándares de la industria garantizan una comunicación fluida entre diversas redes de carga, promoviendo una infraestructura de carga coherente y accesible.

     -Habilitación de la carga inteligente y la integración en la red: con protocolos avanzados de comunicación del cargador a bordo, los vehículos eléctricos pueden participar en programas de carga inteligente e iniciativas de integración en la red. Estos protocolos permiten a los vehículos comunicar sus requisitos de carga y capacidades de la red, lo que permite programas de carga optimizados que tienen en cuenta factores como los precios de la electricidad, la disponibilidad de energía renovable y la gestión de la carga de la red.

      -Abordar los desafíos de escalabilidad y actualización: a medida que la cantidad de vehículos eléctricos en las carreteras continúa creciendo, la escalabilidad y la capacidad de actualización se convierten en factores críticos. Los protocolos de comunicación del cargador a bordo, que son escalables y fácilmente actualizables, garantizan que la infraestructura de carga pueda adaptarse a la creciente demanda. Estos protocolos facilitan una integración perfecta con tecnologías futuras y garantizan que los propietarios de vehículos eléctricos puedan beneficiarse de los últimos avances.

 

Innovaciones de la industria y desarrollos futuros

El mundo de los protocolos de comunicación del On-Board Charger está en constante evolución. A continuación se presentan algunos desarrollos e innovaciones notables que están dando forma al futuro de la carga de vehículos eléctricos.

       -Tecnologías de comunicación inalámbrica: las tecnologías de comunicación inalámbrica, como la transferencia inalámbrica de energía (WPT) y la comunicación de campo cercano (NFC), están ganando terreno en el ámbito de la carga de vehículos eléctricos. Estas tecnologías tienen como objetivo simplificar el proceso de carga eliminando conexiones físicas y mejorando la comodidad del usuario.

     - Blockchain y tecnologías de contabilidad distribuida (DLT): Blockchain y las tecnologías de contabilidad distribuida (DLT) tienen el potencial de revolucionar el panorama de carga de vehículos eléctricos. Al aprovechar la gestión de datos descentralizada y segura, estas tecnologías pueden permitir procesos de facturación, autenticación y registros de transacciones transparentes y a prueba de manipulaciones.

      -Protocolos emergentes y sus implicaciones: se están desarrollando varios protocolos de comunicación emergentes para cargadores a bordo, cada uno con características y capacidades únicas. Estos protocolos, como CharIN, GB/T y  CHAdeMO, se centran en abordar requisitos regionales específicos y fomentar la interoperabilidad internacional.

 

Reflexiones finales sobre cómo impulsar el futuro de la carga de vehículos eléctricos

Los protocolos de comunicación del cargador a bordo son los héroes anónimos detrás de escena de la carga de vehículos eléctricos. Facilitan el intercambio de datos fluido, garantizan la seguridad y fomentan la interoperabilidad. A medida que la adopción de vehículos eléctricos siga aumentando, los avances en los protocolos de comunicación de los cargadores a bordo desbloquearán nuevas posibilidades, permitiendo una carga más inteligente, una mejor integración de la red y un futuro más sostenible.

Al comprender la profundidad técnica y la importancia de los protocolos de comunicación de los cargadores a bordo, podemos contribuir activamente a la evolución de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos, allanando el camino para un ecosistema de transporte más limpio y eficiente.

 

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Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                            2024.-