Los conectores de carga para vehículos eléctricos vienen en muchas formas y tamaños

Sep 02, 2023

Los vehículos eléctricos son ahora algo común en nuestras carreteras y se están construyendo infraestructuras de carga en todo el mundo para atenderlos. 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 agujero y están ampliamente estandarizadas desde hace bastante tiempo. Ese no es el caso en el mundo de los cargadores de vehículos eléctricos, así que profundicemos y veamos la situación actual.

Desde que se volvió más común en la última década, la tecnología de vehículos eléctricos ha experimentado un rápido desarrollo. Como 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 debe a mejoras en las baterías, el hardware y el software del controlador. La tecnología de carga ha evolucionado hasta el punto en que los últimos vehículos eléctricos ahora pueden agregar cientos de millas de autonomía 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 industriales han trabajado para desarrollar nuevos estándares de carga que puedan suministrar alta corriente para recargar las baterías de los vehículos lo más rápido posible.

Como guía, un enchufe doméstico típico en los EE. UU. puede entregar 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 vehículos eléctricos 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 que existen 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 carga de CA monofásica a 1,44 kW cuando se conecta a una toma de corriente doméstica estándar, y aumenta hasta 19,2 kW completos cuando se instala en una estación de carga para vehículos eléctricos de mayor velocidad. El conector transporta alimentación de CA monofásica por dos conductores, señalizando por 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.

AC, monofásico o trifásico.

El conector Tipo 2, también conocido por su creador, el fabricante alemán Mennekes, se propuso por primera vez en 2009 como reemplazo del SAE J1772 en la Unión Europea. Su característica principal es que su diseño de conector de 7 pines puede transportar energía 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 preinserción y la postinserción, similar al 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 nuevo estándar para reemplazar J1772 y los oscuros conectores EV Plug Alliance Tipo 3A y 3C en aplicaciones de carga de CA. Desde entonces, el conector ha tenido una amplia aceptación en el mercado europeo y también está disponible en muchos vehículos del mercado internacional.

Carga rápida CA, monofásica o trifásica, CC

CCS significa Sistema de carga combinado y utiliza conectores "combinados" 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 J1772 tipo 1 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 a un conector Combo 1 para carga de CC de alta velocidad. Este diseño estaba destinado a vehículos del mercado estadounidense, donde el conector J1772 se había convertido en algo habitual.

El conector Combo 2 presenta un conector Mennekes emparejado con dos conductores CC grandes. Destinado al mercado europeo, esto permite a los automóviles con una toma Combo 2 cargar en CA monofásica o trifásica con un conector Tipo 2, o conectarse 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 utiliza para carga rápida de CC, permite velocidades de carga ultrarrápidas de hasta 350 kW.

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

CA monofásica, carga rápida CC

Como una de las empresas pioneras en el espacio de los vehículos eléctricos, 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, cuyo objetivo era construir una red de carga rápida para respaldar los vehículos de la compañía cuando existía poca infraestructura para ese propósito.

Si bien la compañía equipa sus vehículos con conectores Tipo 2 o CCS en Europa, en EE. UU. Tesla ha utilizado su propio puerto de carga estándar. Puede admitir carga de CA monofásica y trifásica, así como carga de CC de alta velocidad en los puestos de supercargadores 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 suministrar hasta 250 kW a vehículos debidamente equipados.

Carga rápida CC

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

Es poco probable que encuentre este puerto en un vehículo que no haya sido fabricado en China y esté 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 sean los pines A+ y A-. Están clasificados para hasta 30 V y hasta 20 A de corriente. Se describen en la norma como "suministro de energía auxiliar de bajo voltaje proporcionado por el cargador externo del vehículo eléctrico".

Su función exacta no queda clara en esa traducción, pero es posible que estén destinados a ayudar a arrancar un vehículo eléctrico que tiene baterías completamente agotadas. Cuando la batería de tracción de un vehículo eléctrico y la batería de 12 V están agotadas, puede resultar 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 distintos subsistemas del automóvil. Es posible que estos dos pines estén 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 absolutamente ninguna energía. Si sabes más sobre esto, no dudes en hacérnoslo saber en los comentarios.

Carga rápida 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 vehículos eléctricos independientemente del fabricante, y presenta pines de bus CAN para la comunicación entre el vehículo y el cargador.

La norma fue propuesta en 2010 para uso global, respaldada por los fabricantes de automóviles japoneses. Sin embargo, el estándar sólo se ha popularizado realmente en Japón, donde Europa se apega al Tipo 2 y Estados Unidos utiliza el J1772 y el conector propio 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” tuvieran un conector Tipo 2 o Combo 2.

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

Desde 2018 se está desarrollando un estándar CHAdeMo 3.0. 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 velocidades 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 podría perdonar que piense que hay un montón de estándares de carga diferentes listos para causarle dolores de cabeza dondequiera que conduzca su nuevo vehículo eléctrico. Afortunadamente, ese no es realmente el caso. La mayoría de las jurisdicciones han trabajado para respaldar un estándar de carga excluyendo la mayoría de los demás, lo que ha llevado a que la mayoría de los vehículos y cargadores en un área determinada sean todos compatibles. La excepción, por supuesto, es Tesla en EE. UU., pero también tienen su propia red de carga dedicada.

Si bien hay algunas personas que se han quedado atascadas con el cargador equivocado en el lugar equivocado y en el momento equivocado, a menudo pueden arreglárselas con un adaptador de algún tipo u otro cuando sea necesario. De cara al futuro, la mayoría de los vehículos eléctricos nuevos seguirán utilizando los tipos de cargadores establecidos en su región de venta, lo que facilitará la vida de todos.