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Combo 2 (izquierda), en comparación con IEC Tipo 2 (derecha). A continuación se agregan dos pines grandes de corriente continua (CC) y se eliminan los cuatro pines de corriente alterna (CA) para neutro y trifásico.
El Tipo 1 J-plug socket
Toma de carga combinada típica en un vehículo eléctrico

El sistema de carga combinado ( CCS ) es un estándar para cargar vehículos eléctricos . Utiliza los conectores Combo 1 y Combo 2 para proporcionar energía hasta 350 kilovatios . Estos dos conectores son extensiones de los conectores IEC 62196 Tipo 1 y Tipo 2 , con dos contactos adicionales de corriente continua (CC) para permitir una carga rápida de CC de alta potencia.

El sistema de carga combinado permite la carga de CA utilizando el conector Tipo 1 y Tipo 2 según la región geográfica. Desde 2014, la Unión Europea exige la provisión de Tipo 2 o Combo 2 dentro de la red europea de vehículos eléctricos . [1] Este entorno de carga abarca los acopladores de carga, la comunicación de carga, las estaciones de carga, el vehículo eléctrico y varias funciones para el proceso de carga como, por ejemplo, el equilibrio de carga y la autorización de carga.

Los vehículos eléctricos o el equipo de suministro de vehículos eléctricos son compatibles con CCS si admiten carga de CA o CC de acuerdo con los estándares enumerados por CCS. Los fabricantes de automóviles que admiten CCS incluyen: BMW, Daimler, FCA, Ford, Jaguar, General Motors, Groupe PSA, Honda, Hyundai, Kia, Mazda, MG, Polestar, Renault, Tesla, Tata Motors y Volkswagen Group. [2] [3]

En los Estados Unidos, BMW y VW afirmaron en abril de 2016 que los corredores de la costa este y oeste tenían redes CCS "completas". [4] Los sistemas de carga de la competencia para la carga de CC de alta potencia incluyen CHAdeMO (japonés), el estándar recomendado por Guobiao 20234 (chino) y Tesla Supercharger (propiedad de Tesla). [ cita requerida ]

Historia [ editar ]

El resurgimiento del interés por los coches eléctricos impulsó el despliegue de estaciones de carga . Inicialmente, estos accedían a la abundante red eléctrica de CA utilizando una variedad de enchufes en todo el mundo. La estandarización en IEC 62196 para conectores de carga de mayor corriente dio lugar a varios sistemas: el tipo 1 se usó principalmente en América del Norte y Japón, y las variantes del tipo 2 en otros lugares. Para la carga de CC, la SAE y la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles (ACEA) hicieron un plan para agregar cables de CC comunes a los tipos de conectores de CA existentes, de modo que solo habría un "sobre global" que se ajustara a todas las estaciones de carga de CC. [5]

Enchufe combinado para carga de CC (usando solo los pines de señal de Tipo 2) y la entrada Combo en el vehículo (que también permite la carga de CA)
Carga de coches eléctricos con CCS

La propuesta para un "Sistema de carga combinado" (CCS) se publicó en el 15º Congreso Internacional VDI de la Asociación de Ingenieros Alemanes el 12 de octubre de 2011 en Baden-Baden. CCS define un patrón de conector único en el lado del vehículo que ofrece suficiente espacio para un conector Tipo 1 o Tipo 2, junto con espacio para un conector CC de dos clavijas que permite cargar hasta 200  amperios. Siete fabricantes de automóviles (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche y Volkswagen) acordaron introducir CCS a mediados de 2012. [6] [7] Las implementaciones de prototipos de hasta 100 kW se mostraron en EVS26 en Los Ángeles en mayo de 2012. [8] Las especificaciones de carga de CC en el borrador IEC 62196-3 dan un rango de hasta 125 A a hasta 850 V . [9]

Los siete fabricantes de automóviles también acordaron utilizar HomePlug GreenPHY como protocolo de comunicación. [10] El prototipo del enchufe correspondiente fue desarrollado por Phoenix Contact con el objetivo de soportar 10.000 ciclos de conexión. [11] La propuesta de estandarización se envió a la IEC en enero de 2011. [12] La solicitud de utilizar un protocolo PLC para la comunicación Vehicle2Grid se señaló en septiembre de 2009 en una presentación conjunta de BMW, Daimler y VW en un California Air Resources Simposio de tecnología Board ZEV. [13] Esto compitió con la propuesta de bus CAN de Japón (incluido CHAdeMO) y China (una propuesta de conector de CC separada), y ninguno de sus fabricantes de automóviles se ha suscrito a CCS. Sin embargo, China había estado involucrada en las primeras etapas del desarrollo de los pines de CC adicionales. [11]

Volkswagen construyó la primera estación de carga rápida CCS pública que proporciona 50 kW CC en Wolfsburg en junio de 2013 para probar el próximo VW E-Up que se entregará con un conector de cargador rápido CC para CCS. [14] Dos semanas después, BMW abrió su primera estación de carga rápida CCS para soportar el próximo BMW i3 . [15] Desde al menos la segunda cumbre mundial de vehículos eléctricos en junio de 2013, la asociación CHAdeMO, Volkswagen y Nissan abogan por cargadores de CC multiestándar, ya que el costo adicional de una estación de doble protocolo es solo del 5%. [dieciséis]

En Alemania, la Charging Interface Initiative e. V. (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 un comunicado de prensa que la mayoría de los coches no pueden cargar más rápido que 50 kW, por lo que fue la primera potencia de salida común de las estaciones CCS que se construyó durante 2015. El siguiente paso fue la estandarización de las estaciones con una potencia de 150 kW que mostraron en octubre 2015, mirando hacia un sistema futuro con una potencia de 350 kW. [17] Volvo se incorporó a CharIN en 2016; [18] Tesla en marzo de 2016; [19] Lucid Motors (anteriormente Atieva) junio de 2016; [20] Faraday Future, junio de 2016; Toyota en marzo de 2017.[21]

El Chevrolet Bolt / Opel Ampera-e utiliza este estándar CCS para una carga rápida de 55 kW. [22] [23]

Como parte del acuerdo de 2016 del escándalo de emisiones de Volkswagen , VW gastará $ 2 mil millones en los Estados Unidos durante los próximos 10 años en CCS y otra infraestructura de carga a través de la compañía subsidiaria Electrify America . [24] En este esfuerzo, se construirán estaciones de carga con hasta 150 kW en ubicaciones comunitarias y con hasta 350 kW en ubicaciones de carreteras. Además de CCS, se construirán estaciones de carga CHAdeMO. [25]

En noviembre de 2016, Ford, Mercedes, Audi, Porsche y BMW anunciaron la construcción de una red de carga de 350 kW (hasta 500 A y 920 V) ( IONITY ) con 400 estaciones en Europa, [26] y con un precio de 200.000 euros (220.000 dólares) cada una. . [27]

Versiones de las especificaciones [ editar ]

El sistema de carga combinado está diseñado para adaptarse a las necesidades del cliente. La versión 1.0 cubría las características comunes actualmente de la carga de CA y CC, y la versión 2.0 abordó el futuro cercano a mediano plazo. Las especificaciones y estándares subyacentes para CCS 1.0 y CCS 2.0 se describen para la carga de CC en la Tabla 1 [ cita requerida ] y para la carga de CA en la Tabla 2. [28]

Los fabricantes de automóviles que respaldan CCS se comprometieron a migrar a CCS 2.0 en 2018. [ cita requerida ] Por lo tanto, se recomienda que los fabricantes de estaciones de carga también admitan CCS 2.0 a partir de 2018.

Las especificaciones de CCS 3.0 aún no se han definido con precisión [ ¿cuándo? ] . Todas las características de las versiones anteriores se conservarán para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores. Las posibles características adicionales incluyen: [ cita requerida ]

  • Transferencia de potencia inversa
  • Carga inductiva
  • Comunicación de carga inalámbrica
  • Carga de bus con colector de corriente "pantógrafo"

Cargando comunicación [ editar ]

A diferencia del conector y la entrada, que dependen de la ubicación geográfica, la comunicación de carga es la misma en todo el mundo. Generalmente se pueden diferenciar dos tipos de comunicación.

  • La señalización básica (BS) se realiza mediante una señal de modulación de ancho de pulso (PWM) que se transfiere a través del contacto del piloto de control (CP) de acuerdo con IEC 61851-1. Esta comunicación se utiliza para funciones relacionadas con la seguridad, indicando, por ejemplo, si el conector está enchufado, antes de que los contactos se activen (o energicen) y si tanto la estación de carga como el vehículo eléctrico están listos para cargar. La carga de CA es posible utilizando solo la señal PWM. En este caso, la estación de carga utiliza el ciclo de trabajo del PWM para informar al cargador a bordo de la corriente máxima disponible en la estación de carga.
  • La comunicación de alto nivel (HLC) se realiza mediante la modulación de una señal de alta frecuencia a través del contacto CP (también conocido como comunicación de línea de alimentación o PLC) para transferir información más compleja, que se puede utilizar, por ejemplo, para la carga de CC o para otros servicios como "enchufar y cargar" o equilibrio de carga . La comunicación de alto nivel se basa en la norma DIN SPEC 70121 y la serie ISO / IEC 15118 .

Equilibrio de carga [ editar ]

CCS diferencia entre dos métodos de equilibrio de carga. [ cita requerida ]

  • El equilibrio de carga reactivo permite cambiar el flujo de energía del equipo de suministro de vehículos eléctricos (EVSE) a EV instantáneamente hasta un límite específico.
  • El equilibrio de carga programado admite el equilibrio de carga reactivo y, además, una planificación del flujo de energía de EVSE a EV con, por ejemplo, diferentes límites de potencia e indicadores de costos a lo largo del tiempo. Por ejemplo, se puede utilizar para optimizar la distribución de energía en una red inteligente.

Modos de autorización de carga [ editar ]

Para la autorización de cargos, generalmente se prevén dos enfoques. [¿ por quién? ]

  • Con "conectar y cargar", el usuario conecta su vehículo y se inicia un proceso de autenticación y autorización automatizado sin ninguna interacción del usuario. El pago se realiza automáticamente.
  • Con "pago externo", el usuario tiene que identificarse con una tarjeta RFID en el terminal, o realizar un pago con una tarjeta de pago, antes de poder proceder con el cargo.

Acoplador de vehículo [ editar ]

El acoplador del vehículo está compuesto por el conector del vehículo, que está montado en el extremo de un cable flexible, y la entrada del vehículo, la contraparte del conector, que se encuentra dentro del vehículo. Los acopladores CCS se basaron en el acoplador Tipo 1, el estándar norteamericano, y el acoplador Tipo 2, el estándar europeo, como se describe en IEC 62196-2. Uno de los desafíos del sistema de carga combinado fue desarrollar una entrada de vehículo que sea compatible tanto con los conectores de CA existentes del vehículo como con los contactos de CC adicionales. Tanto para el Tipo 1 como para el Tipo 2, esto se ha logrado ampliando la entrada con dos contactos de CC adicionales debajo de los contactos de comunicación y CA existentes. Las nuevas configuraciones resultantes se conocen comúnmente como Combo 1 y Combo 2.

Para el conector de vehículo de CC, la implementación varía levemente entre el Combo 1 y el Combo 2. En el caso del Combo 1, el conector se extiende por dos contactos de CC, mientras que la porción de Tipo 1 del conector permanece igual con los contactos de CA (L1 y N) no se utiliza. Para el Combo 2, los contactos de CA (L1, L2, L3 y N) se retiran completamente del conector y, por lo tanto, la parte de Tipo 2 del conector tiene solo tres contactos restantes: dos contactos de comunicación y una tierra de protección. La entrada del vehículo puede retener los contactos de CA para permitir la carga de CA sin CCS.

En ambos casos, las funciones de comunicación y tierra de protección están cubiertas por la parte original Tipo 1 o 2 del conector. Los conectores Tipo 1 y Tipo 2 se describen en IEC 62196-2, mientras que los conectores Combo 1 y Combo 2 se describen en IEC 62196-3 como Configuraciones EE y FF. [ cita requerida ]

Tabla 3. Mesa de acoplamiento para acoplador tipo 1 y combo 1
Conector de entradaTipo 1Combo 1
Tipo 1
Carga CA, monofásica
No se aparea
Combo 1
Carga CA, monofásica
Carga DC
Tabla 4. Mesa de acoplamiento para acoplador tipo 2 y combo 2
Conector de entradaTipo 2Combo 2
Tipo 2
Carga CA, monofásica o trifásica
No se aparea
Combo 2
Carga CA, monofásica o trifásica
Carga DC

Carga de alta potencia [ editar ]

Dado que los acopladores de vehículos para carga de CC según IEC 62196-3: 2014 Ed.1 permiten la carga de CC solo con corrientes de hasta 200 A, no cubren suficientemente las necesidades de la futura infraestructura de carga. En consecuencia, una edición posterior de la norma admite corrientes de hasta 500 A. Sin embargo, tales corrientes elevadas requieren grandes secciones transversales de cable, lo que conduce a cables pesados ​​y rígidos, o requieren refrigeración si se desean cables más delgados. Además, la resistencia de contacto conduce a una mayor disipación de calor. Para hacer frente a estos problemas técnicos, la norma IEC TS 62196-3-1 describe los requisitos para los acopladores de CC de alta potencia, incluida la detección térmica, la refrigeración y el plateado de los contactos. [29] CharIN investiga versiones de hasta 2 MW para camiones eléctricos y se están probando equipos. [30] [31]

Aceptación global [ editar ]

El sistema de carga combinado es impulsado principalmente por fabricantes de automóviles europeos y norteamericanos. Los cargadores de Tipo 1 y Combo 1 se encuentran principalmente en América del Norte y Central, Corea y Taiwán, mientras que los de Tipo 2 y Combo 2 se pueden encontrar en América del Norte y del Sur, Europa, Sudáfrica, Arabia, India, Oceanía y Australia. Para la carga de CC, en China se utiliza el estándar de la competencia GB / T, mientras que Japón utiliza CHAdeMO. En muchos países restantes todavía no se prefiere ningún estándar, sin embargo, una recomendación de CharIN es utilizar el Tipo 2 y el Combo 2. [32] En la Unión Europea de acuerdo con la Directiva 2014/94 / UE [33]Todos los puntos de carga de CC de alta potencia instalados después del 18 de noviembre de 2017 deberán estar equipados con fines de interoperabilidad al menos con conectores Combo 2. Sin embargo, esto no prohíbe la provisión de otros puntos de carga utilizando, por ejemplo, CHAdeMO o Tesla Superchargers.

Referencias [ editar ]

  1. ^ Directiva 2014/94 / UE (sobre el despliegue de infraestructura de combustibles alternativos) (Informe). Parlamento Europeo . 22 de octubre de 2014. Apéndice II… Especificaciones técnicas de los puntos de recarga… Los puntos de recarga de corriente continua (CC) de alta potencia para vehículos eléctricos deberán estar equipados, a efectos de interoperabilidad, al menos con conectores del sistema de carga combinado «Combo 2» descrito en la norma. EN 62196-3.
  2. ^ "Tesla Model 3 podría establecer el estándar de carga para vehículos eléctricos" . Electrek . Consultado el 18 de julio de 2017 .
  3. ^ "IONIQ Electric - Complete los videos de tutorial de Hyundai en su EV de 110 millas" .
  4. ^ "Carga rápida de CC en los corredores de la costa este y oeste, digamos VW, BMW" . Informes de vehículos ecológicos . 14 de septiembre de 2016 . Consultado el 20 de abril de 2019 .
  5. ^ "Posición de la ACEA y recomendaciones para la estandarización de la carga de vehículos cargables eléctricamente" (PDF) . ACEA - Asociación europea de fabricantes de automóviles. 2011-03-02. Archivado desde el original (PDF) el 2012-12-02.
  6. ^ "Carga universal para coches eléctricos" . Auto123.com. 2011-11-15.
  7. ^ "Siete fabricantes de automóviles colaboran en la solución armonizada de carga rápida de vehículos eléctricos" . Vado. Archivado desde el original el 8 de marzo de 2012 . Consultado el 9 de abril de 2012 .|
  8. ^ "Weltweit tätige Automobilhersteller zeigen Schnellladen an Elektrofahrzeugen auf der EVS26" . Volkswagen AG. 2012-05-03. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2012 . Consultado el 8 de mayo de 2012 .
  9. ^ "Soluciones para la movilidad eléctrica" (PDF) . Phoenix Contact. 2013. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 8 de octubre de 2015 .
  10. ^ "Siete fabricantes de automóviles están de acuerdo en el sistema de carga EV combinado" . 2011-10-12. Archivado desde el original el 1 de febrero de 2014 . Consultado el 9 de abril de 2012 .
  11. ^ a b "E-Mobility" dos en uno " " . EuE24. Abril de 2012. Entrevista con Phoenix Contact. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2014 . Consultado el 9 de abril de 2012 .
  12. ^ "Carga combinada: das universelle Ladesystem für Elektrofahrzeuge wird erstmals an Fahrzeugen deutscher Hersteller gezeigt" . BMW Group. 2011-10-11 . Consultado el 9 de abril de 2012 .
  13. ^ "BMW, Daimler y VW proponen estandarización de e-movilidad global en comunicación Vehicle2Grid, armonización de cargadores" . 2009-09-26 . Consultado el 9 de abril de 2012 .
  14. ^ "Erste öffentliche 50 KW DC Schnellladesäule auf der e-Mobility-Station en Wolfsburg eingeweiht" . Landesinitiative Elektromobilität Niedersachsen. 2013-06-20. Archivado desde el original el 27 de junio de 2013 . Consultado el 9 de julio de 2013 .
  15. ^ "Schnellladestation an der BMW Welt eröffnet" . BMW Group. 2013-07-04. comunicado de prensa . Consultado el 9 de julio de 2013 .
  16. ^ "2013 World EV Summint en Noruega - Chademo, Nissan y Volkswagen se alinean en la promoción de cargas rápidas multiestándar para acelerar el despliegue de infraestructura y la adopción de vehículos eléctricos" (PDF) . Asociación Chademo Europa. 2013-06-11. Archivado desde el original (PDF) el 25 de septiembre de 2013 . Consultado el 9 de julio de 2013 .
  17. ^ "CharIN e. V. demuestra el siguiente nivel de carga rápida de vehículos eléctricos" (PDF) . 2015-10-14 . Consultado el 14 de diciembre de 2015 . [ enlace muerto permanente ]
  18. ^ "Volvo Cars ger en känga åt Tesla" .
  19. ^ "CharIN e. V. da la bienvenida al miembro Tesla Motors" . 2016-11-09.
  20. ^ "CharIN e. V. da la bienvenida a Atieva Inc" . 2016-11-09.
  21. ^ "Toyota Motor Europe se une a CharIN eV" CharIN . Consultado el 31 de marzo de 2017 .
  22. ^ 23 de mayo, Jeff Nisewanger; 2017 (23 de mayo de 2017). "Chevy Bolt EV puede cargar a 55 kW" . HybridCars.com . Consultado el 22 de septiembre de 2020 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  23. ^ "2020 Chevy Bolt EV carga rápida todavía supera los 55kW" . Torque News . Consultado el 22 de septiembre de 2020 .
  24. ^ "Acuerdo de Volkswagen Dieselgate incluye inversión de $ 2 mil millones hacia coches eléctricos" .
  25. ^ "Nuestro plan" . electrificar américa . Consultado el 16 de julio de 2018 .
  26. ^ "5 grandes fabricantes de automóviles unen fuerzas para implementar 400 estaciones de carga ultrarrápidas (350 kW) para vehículos eléctricos en Europa" . Electrek . 2016-11-29 . Consultado el 29 de noviembre de 2016 .
  27. ^ "Los fabricantes de automóviles planean 400 estaciones de carga de automóviles de Europa para 2020" . Reuters . 2017-03-11 . Consultado el 4 de mayo de 2018 .
  28. ^ "Especificación del sistema de carga combinado" . 2017-09-26. Archivado desde el original el 12 de febrero de 2018 . Consultado el 17 de noviembre de 2017 .
  29. ^ Comisión Electrotécnica Internacional https://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:23:9087749439920::::FSP_ORG_ID,FSP_LANG_ID:1426,25
  30. ^ "CharIN desarrolla un cargador superpotente con más de 2 MW de potencia" . InsideEVs . 26 de septiembre de 2019. Archivado desde el original el 11 de agosto de 2020.
  31. ^ "NREL & CharIN prueban el sistema de carga de megavatios en Estados Unidos" . CleanTechnica . 13 de octubre de 2020. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2020.
  32. ^ "Mapa del mundo CharIN" (PDF) .
  33. ^ "Directiva 2014/94 / UE del Parlamento Europeo y del Consejo de 22 de octubre de 2014 sobre el despliegue de texto de infraestructura de combustibles alternativos con relevancia EEE, CELEX1" . publicaciones.europa.eu . Consejo de la Unión Europea, Parlamento Europeo. 2014-10-22 . Consultado el 16 de julio de 2018 .CS1 maint: otros ( enlace )

Enlaces externos [ editar ]

  • Iniciativa de interfaz de carga (CharIN)