Coches electrificados: conectores y tiempos de carga

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Autonomía, capacidad de carga, coste de las recargas, garantías, coste del seguro del coche, tipo de uso… Es importante valorar estos y otros muchos aspectos a la hora de decidirse por un vehículo electrificado.

Tipología de vehículos electrificados y opciones de recarga

Los coches híbridos o eléctricos puros tienen la capacidad de recargar sus baterías para aportar energía a la tracción de vehículo, pudiendo el motor de combustión en su caso o uno de los motores eléctricos trabajar como generador de energía eléctrica para mejorar el almacenamiento de esta en sus baterías en los momentos en los que no se acelera, contando con las energías que se generan por frenado o desaceleraciones.

Esta conversión de energía cinética en eléctrica puede llegar a ser muy elevada, por ejemplo de 60 kW, aunque el proceso es muy corto en el tiempo, lo que complica la posibilidad de conseguir una recarga completa de las baterías, a excepción de los Microhybrid (MHEV) o los full hybrid (HEV), en los que la acumulación es pequeña y se consigue con cierta facilidad.

En el caso de los híbridos enchufables (PHEV) y los eléctricos puros (BEV), la recarga se debe realizar a través de conexiones directas con la red eléctrica. Es evidente que la potencia disponible de las conexiones de recarga, así como el valor de potencia que admita cada vehículo (que se mide en kW), son los factores que determinan los tiempos y velocidades de recarga de este tipo de sistemas.

Esta potencia junto a otro factor esencial que es la cantidad de energía a recargar, genera la especificación en cuanto a rapidez de recarga, teniendo siempre en mente que la capacidad útil de carga nunca corresponde al 100% especificado ya que siempre hay ciertos porcentajes no activos por envejecimiento de las baterías o por seguridad en la carga.

Estas capacidades de carga de las baterías se miden en kW/h, expresando la potencia que pueden producir de manera continua durante una hora.

Los coches electrificados cuentan además con determinados procesos electrónicos que también determinan la velocidad de recarga, ya que estos procesos administran la carga y descarga de las baterías para aumentar la vida útil de las mismas, así como mantener su rendimiento.

Este sistema de gestión normalmente denominado “Battery Management System” (BMS) analiza diversos factores para así definir entre otras cosas la potencia y velocidad de recarga al enchufar el coche a la red eléctrica, gestionando con potencias diferentes una recarga que parte por ejemplo del 25% a otra que parte del 90%, asegurando otros factores como la temperatura en recarga y en funcionamiento, la resistencia interna, etc.

Puntos de recarga, cables y conectores

Las velocidades y potencias de carga son actualmente muy variables y ya hemos visto que en gran medida están vinculadas también a la tecnología del vehículo en cuestión. Clasificamos las recargas por velocidades como sigue:

Cargas súper-rápidas

Se realizan con corriente continúa utilizando puntos que son capaces de aportar hasta 800V y empleando conectores CCS con los que es posible alcanzar potencias que van desde 150 a 350 kW.

De esta manera se consiguen cargas muy rápidas, aunque no todos los sistemas están preparados para estos picos tan importantes de potencia.

Cargas rápidas

También denominadas “Fast-charge” y arrancan con rangos de potencia no menores de 50 kW mediante corriente continua, tratándose de un recurso muy excepcional en los híbridos enchufables y absolutamente común para los vehículos totalmente eléctricos.

Este tipo de carga enlaza directamente la batería del vehículo con el punto de carga. La interacción con potencias y amperajes ya elevados se realiza con enchufes muy complejos ligados al tipo de conexión de la infraestructura que se utilice sin poder desconectarse de la misma.

Se realiza con conectores CCS o Combo 2 que son standard europeo y que se asocian a conectores “Mennekes con dos pines” (corriente continua) o “CHAdeMO” mucho más usado en los modelos de origen japonés.

Mantener las baterías el mejor estado posible y con las mínimas pérdidas de capacidad es un objetivo para el que se aconseja no superar en recargas rápidas más del 80% del total de la carga, colaborando muy activamente el “BMS” en ello como hemos explicado.

Cargas semi-rápidas

Para este tipo de recarga también denominadas “quick-charge” se utilizan conectores del tipo “Mennekes” o “IEC 62196-2” (con puntos de carga en pared) que admiten potencias monofásicas y trifásicas con rangos de potencia que van desde 3,7 kW (16 amperios en monofásica) hasta 44 kW (63 amperios en trifásica).

Las potencias más normales que ofrecen los cargadores comerciales de este tipo son de 7,4 kW (que es el límite de potencia que aceptan los híbridos enchufables), 11 kW, 22 kW y por último 44 kW.

Cargas lentas

Conviene recordar que para mantener en el tiempo la vida útil de las baterías siempre es recomendable utilizar las cargas más lentas posibles, es decir las que generan bajas potencias y utilizan corriente alterna monofásica.

Por lo general este tipo de recargas cuentan con 10 amperios y potencias que van desde 2 kW hasta 3,7 kW, reduciendo en consecuencia el stress al que se somete a las baterías y así incrementado la vida real de las mismas en el tiempo.

Para este tipo de recarga se utilizan conectores del tipo “Schuko” que incluso pueden enchufarse en tomas domésticas y es también necesario un módulo para informar y gestionar el proceso de carga.

La potencia de recarga con corriente alterna está además vinculada a la potencia que admite en cargador que incorporan los vehículos electrificados y que hace de interface entre el punto de carga y la batería del vehículo.

Finalmente, es interesante poder calcular el tiempo aproximado que puede durar una carga, cosa que perfectamente puede calcular el conductor en cada momento. Hay que tener en cuenta que a excepción de las cargas lentas, todos los demás tipos de carga no consideran una entrega de la potencia continua durante todo el tiempo que dura el aprovisionamiento de energía.

Considerando esto, el cálculo de tiempos se realiza estimando la capacidad en kW/h a recargar a través del porcentaje de carga de la batería específica, y dividiendo esta cifra por la potencia de suministro de la red en kW. De esta manera podemos siempre estimar los tiempos de recarga siendo así como realizan el seguimiento de esta casi todas las apps que los fabricantes entregan junto a sus vehículos electrificados en su compra.