Formas de carga de un coche eléctrico y detalles técnicos

5 febrero, 2021
LUIS M. VITORIA
Cargadores, conectores y tiempos de carga

A la hora de tomar decisiones sobre la potencial compra de un coche electrificado, hay varios aspectos que deben ser valorados, como son el precio del coche, la capacidad de carga y autonomía en eléctrico que ofrece el modelo, el coste de las recargas y los tiempos que se precisan para las mismas, las garantías de Marca sobre el coche y sobre las baterías y, como no, el coste del seguro del coche que será siempre más adecuado si acudimos a compañías especializadas en asegurar este tipo de vehículos ecológicos.

Tipos de vehículos electrificados y sus especificaciones de recarga

Cualquier coche híbrido o eléctrico tiene la capacidad para recargar su batería asociada al sistema de propulsión, la que da energía al motor o los motores eléctricos que pueden mover las ruedas, durante su movimiento. Esto es, que en las fases en las que no se está acelerando, el motor o uno de sus motores eléctricos puede trabajar como si de un generador se tratase para conseguir producir electricidad que se almacena en la batería.

La potencia que se alcance así, convirtiendo energía cinética en eléctrica, puede ser muy alta, por ejemplo, de 60 kW; sin embargo, se logra durante muy poco tiempo, de manera que difícilmente se puede conseguir recargar al completo cualquier batería de tracción, exceptuando las de los microhybrid (MHEV) o los full hybrid (HEV).

Para recargar en mayor medida las de otros coches electrificados, como los híbridos enchufables (PHEV), que tienen baterías de más capacidad, o los eléctricos (BEV), en los que aún ésta es mayor, se hace necesario recurrir a conexiones a la red eléctrica.

La potencia disponible en estas conexiones y la que admita el vehículo, que se miden en kW, serán los factores que determinarán la velocidad a la que se puede suministrar electricidad a estas tipologías de coches.

Esa potencia es uno de los principales aspectos que influye en la rapidez con la que se puede recargar una batería, aunque no es el único. El otro esencial es la cantidad de energía a recargar. En relación a esto, e incluso en el caso de que esté completamente vacía, conviene recordar que su capacidad útil en ningún caso, se corresponde con la total o capacidad máxima, puesto que siempre hay porcentajes que permanecen inactivos por seguridad o envejecimiento. Esas capacidades se miden en kW/h en tanto que expresa la potencia que podría producir la batería de manera continuada durante una hora.

Un elemento que también determina la velocidad con la que se recarga cualquier batería es el funcionamiento de la electrónica de potencia, la “inteligencia” que administra tanto las cargas como las descargas de este acumulador de energía para mantener su rendimiento, aumentar su vida útil, etc. Este sistema de gestión que, a menudo, se identifica también como BMS -Battery Management System- tendrá en cuenta diferentes factores para, por ejemplo, definir con qué potencia y, consecuentemente, a qué velocidad se recarga una batería también cuando se enchufa a la red eléctrica. Y para ello puede tener en cuenta desde ese porcentaje de carga disponible en la batería, que se denomina SOC -State of Charge- ya que no permitirá la recarga a la misma potencia si está al 25 por ciento que al 90; a otras cuestiones como su salud definida por la resistencia interna, la temperatura a la que encuentra, etc…

Opciones de recarga con diversas velocidades: puntos de recarga, conectores y cables

1.- Cargas Lentas:

Para prolongar la vida de la batería, las cargas más recomendables son siempre las más lentas, las que se producen con bajas potencias y corriente alterna monofásica. Por lo general, a 10A y potencias del entorno de los 2 kW, con un máximo de 3,7 kW. Estas cargas reducen sensiblemente el estrés de la batería, lo que aumentan su vida útil. Por ello, son las más recomendables para un uso habitual.

Para ellas se pueden utilizar conectores de tipo “Schuko”, incluso en un enchufe doméstico. Son necesarios cables que incorporan un módulo que gestiona e informa sobre el proceso.

La potencia de carga con corriente alterna también depende de la admitida por el cargador embarcado, uno de los elementos que equipa a los coches electrificados y que intermedia entre el punto de suministro de energía y la batería.

2.- Cargas semi-rápidas:

Para cargas algo más rápidas y que requieren una mínima comunicación entre la infraestructura de carga -postes o puntos de carga en pared- y el coche se utilizan conectores de tipo “Mennekes” o “IEC 62196-2”. Estos ya admiten potencias monofásicas y trifásicas, con lo que el rango de potencia que permiten los cables con estos conectores puede abarcar desde 3,7 kW (16A en monofásica) hasta a 44 kW (63A en trifásica). Este margen engloba a las cargas semirrápidas o quick-charge. Las potencias más habituales que ofrecen los cargadores comerciales son de 7,4-el límite de potencia de los equipos embarcados de los coches híbridos enchufables-,11, 22 y 44 kW.

3.- Cargas Rápidas (Fastcharge):

Por su parte, las cargas rápidas o fast-charge arrancan en un rango superior de potencia, de no menos de 50 kW. Estas se realizan ya con corriente continua -un recurso excepcional entre los vehículos híbridos enchufables y casi universal entre los eléctricos- y enlazan directamente el punto de carga con la batería. Las infraestructuras que las proporcionan tienen siempre carácter comercial.

Para esa interacción con tensiones y amperajes más altos, en los que hay también es mayor la transferencia de datos, se emplean enchufes más complejos que están ligados al cable de la infraestructura, sin poder desconectarse de ésta. Se trata de los conectores CCS o Combo 2, un estándar europeo asociado al Mennekes con dos pines más para la corriente continua; o el CHAdeMO, más habitual en los modelos japoneses.

Para mantener en el mejor estado las baterías, se aconseja que las cargas con corriente continua no superen el 80 por ciento del SoC. En torno a este porcentaje, también la regulación de la potencia de carga por parte del BMS las ralentiza.

4.- Cargas Ultra-rápidas:

Con corriente continua también es posible realizar cargas ultra-rápidas, en este caso ya utilizando en lugar de los 400V que se usan las rápidas, hasta 800V. Así, empleando conectores CCS, es posible alcanzar potencias de entre 150 y 350 kW.

Aunque el coche aporta el dato del tiempo aproximado que dura una recarga, está al alcance del conductor también calcularlo. En todo caso, hay que tener en cuenta que, salvo en las cargas lentas, en el resto la entrega de potencia no es continua durante todo el suministro de electricidad. A partir de ahí, estimando a través del porcentaje de carga de la batería la capacidad en kW/h a recargar y dividiendo esa cifra por la potencia de suministro en kW es posible determinar un tiempo aproximado.