Cómo realizar la carga de un automóvil eléctrico


Publicado por Taller Actual
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- En esta oportunidad, vamos a analizar cómo se carga un vehículo eléctrico en una de las formas más comunes y difundidas.

- Por ejemplo, en una Estación de Servicio o Estacionamiento, es importante identificar previamente al usuario que cargará el vehículo, no solo para asegurar que esté autorizado a cargar, sino también para que esa energía o el servicio de recarga se le cobre correctamente mediante los mecanismos establecidos.

- En este modo de carga que estamos presentando, las potencias van desde los 3,5 kW hasta los 22 kW, pudiendo llegar en algunos casos hasta 44 kW.

- Se carga en corriente alterna, tanto monofásica (220 V) como monofásica (380 V).

- En ambos casos, las corrientes preferidas son 16 A, 32 A y 63 A.

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La potencia disponible en el cargador así como en el punto de conexión de éste a la red eléctrica es muy importante para la velocidad de recarga de un vehículo eléctrico. A mayor potencia, menor será el tiempo de recarga. ¡Pero atención! No todos los autos pueden cargarse a cualquier potencia.

El auto que estamos cargando hoy, puede cargarse con una potencia de hasta 22 kW. 

Si el cargador que vamos a utilizar tiene una potencia menor, el auto se cargará con la potencia que nuestro cargador puede suministrar. El auto no tomará una potencia mayor que la que el cargador suministra.
Si disponemos de un cargador capaz de suministrar una potencia mayor, el auto va a tomar solo la potencia que su diseño haya establecido.


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Queremos decir con esto que es importante conocer que autos vamos a cargar en nuestro lugar de carga para no sobredimensionar tanto el cargador como la instalación, contando con una potencia que el auto no podría tomar, o, por el contrario, no desaprovechar la capacidad de carga del automóvil instalando un cargador de menor potencia que la que el auto es capaz de absorber. De todos modos, en el momento de la conexión comienza una “conversación” entre el automóvil y el cargador, y como consecuencia de esta comunicación se define la potencia con la que se va a cargar el auto sin poner en riesgo a la instalación, al cargador, al propio vehículo o a las personas involucradas en la carga. En el modo de carga que estamos viendo, el cargador va conectado a la red de alimentación de forma fija, es decir, no puede desconectarse de la red por medio de un sistema de toma y ficha. De acuerdo a la definición de la norma internacional IEC (international electrotecnical comisión) el modo de carga que estamos viendo se denomina MODO 3.
Los elementos que forman parte del sistema de recarga del vehículo eléctrico en este modo de carga son el cargador, su toma de conexión, la ficha que se conecta en esa toma, el cable, el conector que se conecta al vehículo, y el zócalo del vehículo, al cual se conecta el conector.


Esto es lo que se denomina EVSE en inglés, o ESVE en español (equipamiento de suministro del vehículo eléctrico).

En los equipos que estamos viendo, encontramos dos tipos diferentes de toma del lado del cargador. Uno corresponde al conocido técnicamente como “TIPO 3” (no confundir tipo de geometría de tomas y conectores con modo de carga) y comercialmente como “toma SCAME”. Es un toma muy robusto y seguro que se desarrolló mediante una alianza realizada entre SCAME, Legrand y Schneider Electric, quienes en el año 2010 fundaron lo que se denominó “EV Plug Alliance”, una asociación que intentó garantizar la conformidad de las conexiones de la alimentación de los vehículos eléctricos con un alto grado de confiabilidad y de seguridad. Este diseño incluye obturadores para proteger a los usuarios frente a contactos directos, y tiene además la capacidad para ser desconectado bajo carga.

El otro tipo de toma que encontramos es el “TIPO 2” o Mennekes, que es el que finalmente terminó imponiéndose en Europa.
Este toma nació sin obturadores. Por tal motivo, la norma de producto agregó requisitos adicionales para asegurar la protección de los usuarios frente a contactos directos, requisitos que incluyen como opción la colocación de obturadores. Si el toma no los tuviese, el cargador debe asegurar la eliminación de los riesgos eléctricos frente a contactos directos mediante sistemas adicionales.
En el toma del cargador se conecta la ficha, la cual obviamente debe ser adecuada al tipo de toma. En los sistemas que tenemos a disposición podemos ver ficha tipo 2 para conectar en toma tipo 2, y ficha tipo 3 para conectar en toma tipo 3.

En el otro extremo del cable encontramos el conector que se conecta al vehículo.

Inicialmente se encontraban tres tipos de conectores (tipos 1, 2 y 3). Hoy solo encontramos el conector tipo 2, el cual está ampliamente difundido en Europa, y el tipo 1 que es el más difundido en Estados Unidos y Asia.  La principal diferencia es que el tipo 1 no admite alimentación trifásica al vehículo, mientras que el tipo 2 si lo hace. Esto implica que el tipo 2 puede manejar potencias mayores si el vehículo es apto para ser cargado en un sistema trifásico. Por lo demás, en términos de comunicación y seguridad son similares.

Y finalmente, del lado del auto encontramos el zócalo. En concordancia con el conector, siempre en corriente alterna, vamos a encontrar un zócalo tipo 1 o tipo 2.

En el momento en que conectamos todo el sistema, comienza la comunicación entre el cargador y el vehículo a través de un circuito piloto que funciona por modulación de ancho de pulsos.

Varios de los aspectos de esta comunicación tienen el objetivo de verificar condiciones de carga segura para el para el usuario, el vehículo y la instalación.

Una es la verificación de la inserción de la ficha en el toma en el lado del cargador, y del conector en el zócalo en el lado del auto. Durante toda la carga se verifica que la instalación fija provee una adecuada puesta a tierra y que esta incluye al circuito de tierra del vehículo. Si se pierde la continuidad de tierra o no tuviese un valor adecuado, la carga se interrumpe para asegurar la protección de los usuarios ante contactos indirectos.

Otra es la verificación de la adecuada capacidad del cable para transportar la corriente de carga.  Los fabricantes de los cables deben intercalar una resistencia de un determinado valor en el montaje para que el sistema de recarga pueda hacer las verificaciones antes de dar la orden del inicio. Esto asegura que solo se utilicen cables, fichas y conectores adecuados para la carga de los vehículos. Si alguna de las dos verificaciones, tanto la de conexión como la de la capacidad de corriente del cable falla, la carga no se inicia.

El diálogo entre el auto y el cargador por medio del circuito de modulación de ancho de pulsos se mantiene durante todo el proceso para asegurar una carga segura y dentro de los parámetros adecuados.

El cargador comunica al auto la máxima corriente de carga que puede suministrar, ya sea que esta máxima corriente esté impuesta por el cargador o por la capacidad del cable de conexión. El auto ajustará la máxima corriente que tomará del cargador en función de lo que el cargador le comunica que está en condiciones de suministrar.

Durante la carga, en el display del cargador se puede leer la energía que ha sido transferida y el tiempo transcurrido. La ficha queda bloqueada para que no pueda ser extraída bajo condiciones de carga por cuestiones de seguridad y también para evitar que otro usuario desconecte el vehículo que se está cargando para conectar el suyo.

La carga finaliza o bien cuando la batería del vehículo ha alcanzado su carga máxima, o bien cuando el usuario mediante el pulsador o la tarjeta de identificación finaliza el proceso voluntariamente.

Si durante la carga se produjera alguna situación anormal, como por ejemplo pérdida de la conexión a tierra, aumento de la corriente máxima establecida, tensión inadecuada, falla del medidor de energía, o alguna otra situación que genere riesgos o una carga inadecuada, el cargador interrumpe la carga y lo avisa mediante señales acústicas y luminosas, además de mostrar la falla en el display.

Por: David Gil
Fuente: SCAME

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