Obviamente, los vehículos eléctricos de batería (BEV) son tendencia en la industria automotriz de nuevas energías. Dado que los problemas de las baterías no se pueden resolver a corto plazo, las estaciones de carga están ampliamente equipadas para atender las necesidades de carga de los propietarios de vehículos. El conector de carga, componente esencial de las estaciones de carga, varía según el país y ya ha enfrentado una situación de conflicto directo. En este artículo, nos gustaría analizar los estándares de conectores a nivel mundial.
Combinación
Combo permite cargar de forma lenta y rápida, es el enchufe más utilizado en Europa, entre los que se incluyen Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Porsche, Volkswagen están equipados con interfaz de carga SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices).
El 2ndEn octubre de 2012, la reversión de la norma SAE J1772, votada por los miembros relevantes del comité SAE, se convirtió en el único estándar formal de carga de CC a nivel mundial. Basado en la edición revisada de la J1772, el Conector Combinado es el estándar fundamental para la carga rápida de CC.
La versión anterior (formulada en 2010) de esta norma especificaba la especificación del conector J1772 para la carga de CA. Este conector se ha utilizado ampliamente y es compatible con Nissan Leaf, Chevrolet Volt y Mitsubishi i-MiEV. Sin embargo, la nueva versión, además de conservar todas las funciones anteriores y contar con dos pines adicionales, especialmente diseñados para la carga rápida de CC, no es compatible con los antiguos vehículos eléctricos de batería (BEV) que se fabrican actualmente.
Ventaja: el mayor beneficio del conector combinado es que el fabricante de automóviles solo necesita adaptar un enchufe que sea capaz de cargar tanto CC como CA a dos velocidades diferentes.
Desventaja: El modo de carga rápida requiere que la estación de carga proporcione hasta 500 V y 200 A.
Tesla
Tesla cuenta con su propio estándar de carga, que afirma poder cargar más de 300 km en 30 minutos. Por lo tanto, la capacidad máxima de su toma de carga puede alcanzar los 120 kW y la corriente máxima los 80 A.
Tesla cuenta actualmente con 908 estaciones de carga rápida en EE. UU. Para entrar en el mercado chino, cuenta con 7 estaciones de carga rápida ubicadas en Shanghái (3), Pekín (2), Hangzhou (1) y Shenzhen (1). Además, para una mejor integración con las regiones, Tesla planea ceder el control de sus estándares de carga y adoptar los estándares locales, como ya hace en China.
Ventaja: tecnología avanzada con alta eficiencia de carga.
Desventaja: Contrariamente a los estándares de cada país, es difícil aumentar las ventas sin hacer concesiones; si se hacen concesiones, se reducirá la eficiencia de carga. Están en un dilema.
CCS (Sistema de carga combinado)
Ford, General Motors, Chrysler, Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen y Porsche lanzaron el "Sistema de Carga Combinada" en 2012 para cambiar los confusos estándares de los puertos de carga. El "Sistema de Carga Combinada" o CCS (por sus siglas en inglés) es un término genérico para referirse a los puertos de carga.
CCS unificó todas las interfaces de carga actuales, de esta manera, puede cargar carga de CA monofásica, carga de CA trifásica rápida, carga de CC de uso residencial y carga de CC súper rápida con una sola interfaz.
A excepción de la SAE, la ACEA (Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles) también ha adoptado el CCS como interfaz de carga CC/CA. Se utiliza en todos los vehículos eléctricos en Europa desde 2017. Desde que Alemania y China unificaron los estándares para vehículos eléctricos, China también se ha unido a este sistema, lo que ha brindado oportunidades sin precedentes para los vehículos eléctricos chinos. ZINORO 1E, Audi A3e-tron, BAIC E150EV, BMW i3, DENZA, Volkswagen E-UP, Changan EADO y SMART pertenecen al estándar "CCS".
Ventaja: tres fabricantes de automóviles alemanes: BMW, Daimler y Volkswagen, aumentarán su inversión en vehículos eléctricos chinos; los estándares CCS pueden ser más beneficiosos para China.
Desventaja: las ventas de vehículos eléctricos que admiten el estándar CCS son pequeñas o recién salen al mercado.
CHAdeMO
CHAdeMO es la abreviatura de CHArge de Move, y es el enchufe compatible con Nissan y Mitsubishi. ChAdeMO, traducido del japonés, significa "Carga rápida". Este enchufe de carga rápida de CC ofrece una capacidad máxima de 50 kW.
Los vehículos eléctricos que admiten este estándar de carga incluyen: Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PEV, Citroen C-ZERO, Peugeot Ion, Citroen Berlingo, Peugeot Partner, Mitsubishi i-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV, camión Mitsubishi MINICAB-MiEV, Honda FIT EV, Mazda DEMIOEV, Subaru Stella PEV, Nissan Eev200, etc. Tenga en cuenta que Nissan Leaf y Mitsubishi i-MiEV tienen dos enchufes de carga diferentes, uno es J1772, que es un conector combinado en la primera parte, el otro es CHAdeMO.
El método de carga CHAdeMO se muestra en la imagen a continuación. La corriente se controla mediante la señal del bus CAN. Es decir, mientras se monitorea el estado de la batería, se calcula la corriente que necesita el cargador en tiempo real y se envían notificaciones al cargador vía CAN. El cargador recibe la corriente del vehículo inmediatamente y proporciona la corriente de carga correspondiente.
El sistema de gestión de baterías monitorea su estado y controla la corriente en tiempo real, lo que garantiza una carga rápida y segura, garantizando que la carga no se vea limitada por la versatilidad de la batería. En Japón, se utilizan 1154 estaciones de carga, instaladas según CHAdeMO. Las estaciones de carga CHAdeMO también se utilizan ampliamente en EE. UU., donde existen 1344 estaciones de carga rápida de CA, según los últimos datos del Departamento de Energía de EE. UU.
Ventaja: Exceptuando las líneas de control de datos, CHAdeMO utiliza el bus CAN como interfaz de comunicación. Gracias a su excelente capacidad antirruido y de detección de errores, ofrece una comunicación estable y una alta fiabilidad. Su excelente historial de seguridad de carga ha sido reconocido por la industria.
Desventaja: el diseño inicial para la potencia de salida es de 100KW, el enchufe de carga es muy pesado, la potencia en el lado del automóvil es de solo 50KW.
GB/T20234
China publicó en 2006 la norma GB/T20234-2006, relativa a los requisitos generales para enchufes, tomas de corriente, acopladores y entradas de vehículos para la carga conductiva de vehículos eléctricos. Esta norma especifica los métodos de conexión para corrientes de carga de 16 A, 32 A y 250 A de CA, y 400 A de CC. Se basa principalmente en la norma de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) de 2003. Sin embargo, esta norma no define el número de pines de conexión, el tamaño físico ni la interfaz de carga.
En 2011, China publicó la norma recomendada GB/T20234-2011, que reemplazó algunos contenidos de GB/T20234-2006 y establece que el voltaje nominal de CA no debe exceder los 690 V, la frecuencia es de 50 Hz y la corriente nominal no debe exceder los 250 A; el voltaje nominal de CC no debe exceder los 1000 V y la corriente nominal no debe exceder los 400 A.
Ventaja: En comparación con la versión GB/T de 2006, se han calibrado más detalles de los parámetros de la interfaz de carga.
Desventaja: El estándar aún no es exhaustivo. Es un estándar recomendado, no obligatorio.
Sistema de carga "Chaoji" de nueva generación
En 2020, el Consejo de Energía Eléctrica de China y el Acuerdo CHAdeMO lanzaron conjuntamente la investigación de la ruta de desarrollo de industrialización “Chaoji” y publicaron respectivamente el Libro Blanco sobre la tecnología de carga conductiva “Chaoji” para vehículos eléctricos y el estándar CHAdeMO 3.0.
El sistema de carga "Chaoji" es compatible con vehículos eléctricos (VE) tanto antiguos como de reciente desarrollo. Se desarrolló un nuevo esquema de circuito de control y guía, se añadió la señal de nodo duro y, en caso de fallo, el semáforo permite informar rápidamente al otro extremo para que responda a tiempo y garantice la seguridad de la carga. Se estableció un modelo de seguridad para todo el sistema, se optimizó el rendimiento de la monitorización del aislamiento y se definieron una serie de aspectos de seguridad como I²T, capacitancia Y, selección del conductor PE, capacidad máxima de cortocircuito y rotura del cable PE. Asimismo, se reevaluó y rediseñó el sistema de gestión térmica y se propuso un método de prueba para el conector de carga.
La interfaz de carga "Chaoji" utiliza un diseño de extremo de 7 pines con un voltaje de hasta 1000 (1500) V y una corriente máxima de 600 A. Está diseñada para reducir el tamaño total, optimizar la tolerancia de ajuste y reducir el tamaño del terminal de alimentación para cumplir con los requisitos de seguridad IPXXB. Al mismo tiempo, el diseño de la guía de inserción física aumenta la profundidad de inserción del extremo frontal del conector, cumpliendo con los requisitos ergonómicos.
El sistema de carga “Chaoji” no es solo una interfaz de carga de alta potencia, sino un conjunto de soluciones sistemáticas de carga de CC para vehículos eléctricos, que incluyen circuito de control y guía, protocolo de comunicación, diseño y compatibilidad de dispositivos de conexión, seguridad del sistema de carga, gestión térmica en condiciones de alta potencia, etc. El sistema de carga “Chaoji” es un proyecto unificado para el mundo, de modo que el mismo vehículo eléctrico en diferentes países se puede aplicar al sistema de carga de los países correspondientes.
Conclusión
Hoy en día, debido a las diferencias entre las marcas de vehículos eléctricos, los estándares aplicables para los equipos de carga varían, por lo que un único tipo de conector de carga no es compatible con todos los modelos. Además, la tecnología de los vehículos de nueva energía aún se encuentra en pleno proceso de maduración. Las estaciones de carga y los sistemas de conexión de carga de muchas empresas fabricantes de automóviles aún enfrentan problemas como el diseño inestable del producto, riesgos de seguridad, carga anormal, incompatibilidad entre vehículos y estaciones, falta de estándares de prueba, etc., en la práctica y el envejecimiento ambiental.
Hoy en día, los fabricantes de automóviles de todo el mundo se han dado cuenta de que la "normatividad" es el factor clave para el desarrollo de los vehículos eléctricos. En los últimos años, los estándares globales de carga han evolucionado gradualmente de la "diversificación" a la "centralización". Sin embargo, para lograr estándares de carga verdaderamente unificados, además de los estándares de interfaz, también se necesitan los estándares de comunicación actuales. El primero se relaciona con el ajuste de la conexión, mientras que el segundo afecta a si el enchufe puede recibir energía al insertarse. Aún queda un largo camino por recorrer para que los estándares de carga para vehículos eléctricos estén completamente estandarizados, y los fabricantes de automóviles y los gobiernos deben esforzarse más por ser más transparentes y así garantizar una larga vida útil de los vehículos eléctricos. Se espera que China, como líder en la promoción del estándar de tecnología de carga conductiva "Chaoji" para vehículos eléctricos, desempeñe un papel más importante en el futuro.