Conector de carga CCS

La mayoría de la gente habla de carga lenta en CA y carga rápida en CC. En los estándares internos, estas mismas ideas se describen como Modo 1, Modo 2, Modo 3 y Modo 4.Estos modos describen cómo se conecta el coche a la red eléctrica, dónde se ubican los componentes electrónicos y cómo el sistema garantiza la seguridad de las personas y los edificios. El modo de carga no se define por la forma del enchufe ni es lo mismo que "Nivel 1 / Nivel 2" en Norteamérica.El modo describe todo el concepto de carga: corriente alterna (CA) o corriente continua (CC), qué dispositivo controla la corriente, cómo intercambian señales el coche y la estación, y qué medidas de protección están implementadas. Una vez que conozcas los cuatro modos, te resultará más fácil decidir cuándo basta con un cable portátil, cuándo conviene usar un cargador de pared y dónde merece la pena invertir en la carga rápida de CC.  Los cuatro modos de cargaModo 1: Cable simple conectado a una toma de corriente doméstica, sin caja de control, prácticamente sin comunicación. Está prácticamente obsoleto y no se recomienda para vehículos eléctricos modernos.Modo 2: Cable portátil con una caja de control y protección en el centro. Utiliza las tomas de corriente existentes para cargas ocasionales o de respaldo.Modo 3: Enchufe de pared o poste de carga de CA fijo con control y protección totales. Se utiliza para la carga habitual de CA en casa, en el trabajo y en aparcamientos públicos.Modo 4: Carga de CC en la que la estación aloja la electrónica de potencia y envía corriente continua a través de un conector específico. Se utiliza para carga rápida y ultrarrápida.  La siguiente tabla clasifica los cuatro modos según el tipo de alimentación, la potencia y las ubicaciones típicas:ModoSuministrarRango de potencia típicoUbicaciones típicasUso recomendadoModo 1ACHasta unos pocos kWConfiguraciones heredadas, proyectos de demostración inicialesNo recomendado para vehículos eléctricos modernos.Modo 2ACAlrededor de 2–3 kW, a veces más.Viviendas, pequeños negocios, estacionamiento temporalCarga ocasional o de respaldoModo 3ACAproximadamente 3,7–22 kW y superioresViviendas, lugares de trabajo, destinos turísticos y espacios públicos.Carga diaria y regular de CAModo 4DCAproximadamente entre 50 y 350 kW para automóviles, y mayor para vehículos pesados.Puntos de acceso a autopistas, centros logísticos rápidos, depósitosCarga rápida y ultrarrápida  Modo 1: una solución heredadaEl modo 1 conecta el vehículo directamente a una toma de corriente estándar con un cable básico.No hay ninguna caja de control en el cable ni ningún componente electrónico específico que supervise la corriente o se comunique con el coche.En esta configuración, el vehículo eléctrico consume energía a través de cableado y enchufes que nunca fueron diseñados para soportar sesiones prolongadas de alta carga. Los enchufes pueden sobrecalentarse, el cableado puede sufrir sobrecargas y el usuario no tiene apenas tiempo de reacción hasta que algo huele a quemado o falla.Por ello, muchos países restringen o desaconsejan el uso del Modo 1 en los vehículos eléctricos modernos.Aún se puede encontrar en proyectos piloto antiguos o en vehículos muy pequeños y de baja potencia, pero no es una opción realista para una nueva instalación doméstica o un espacio público. Cuando se planifica la infraestructura hoy en día, el Modo 1 queda relegado al olvido. Modo 2: cargadores portátiles para vehículos eléctricosEl modo 2 es el cargador portátil para vehículos eléctricos con el que vienen equipados muchos coches. Un extremo se enchufa a una toma de corriente doméstica o industrial.A mitad del cable hay una caja que contiene la electrónica de control y protección. Desde allí, el cable continúa hasta la entrada del vehículo.Esa caja suele hacer tres cosas principales:Limita la corriente máxima a la que están diseñados el enchufe y el cableado.Monitorea la temperatura en el enchufe o dentro de la caja y se apaga si se calienta demasiado.Envía señales básicas para que el coche sepa cuánta corriente se le permite consumir. El concepto es sencillo pero útil. Los conductores pueden usar las tomas de corriente existentes sin necesidad de instalar una caja de pared. Quienes viven de alquiler, se mudan con frecuencia o aparcan en diferentes lugares ganan flexibilidad.Existen límites reales:La potencia está limitada por la capacidad de la toma de corriente y por las normas locales.Los edificios más antiguos pueden tener cableado que no tolera horas de alta corriente.Los enchufes débiles, los contactos sueltos o las extensiones desgastadas pueden sobrecalentarse si se utilizan a plena carga. Por lo tanto, el Modo 2 debe considerarse una herramienta ocasional o de respaldo.Funciona bien para recargas nocturnas cuando el kilometraje diario es moderado, para visitar a amigos y familiares, para casas de vacaciones y para flotas mixtas donde los coches no siempre regresan al mismo punto de recarga.Los cargadores portátiles diseñados para el Modo 2 deben ser resistentes. La caja sufre golpes, caídas y se guarda en el maletero. Las carcasas deben ser resistentes a los impactos y estar selladas contra el polvo y el agua. Los cables se enrollan y desenrollan con frecuencia, por lo que necesitan buena flexibilidad tanto en frío como en calor. Los enchufes deben gestionar el calor a la corriente nominal incluso cuando la toma de corriente no está en perfectas condiciones. Modo 3: Cajas de pared de CA y postes de CAEl modo 3 es la forma estándar de realizar la carga de CA habitual.El vehículo eléctrico se conecta a un punto de carga de CA o a una toma de corriente alterna específica que contiene su propia electrónica de control, dispositivos de protección y comunicación con el vehículo.El cargador se alimenta desde un circuito dedicado. En una vivienda, este podría ser un cargador mural monofásico de 7 u 11 kW.En regiones con suministro trifásico, los lugares de trabajo y los aparcamientos públicos suelen ofrecer hasta 22 kW por toma de corriente. Las cifras exactas dependen de la conexión del edificio y de la normativa local. El objetivo es un circuito dimensionado y protegido para la carga prolongada de vehículos eléctricos. Para el usuario, el Modo 3 generalmente significa:Un cable que se instala en la caja de pared o en el poste en lugar de en el conducto.Indicadores luminosos de estado o una pantalla, a veces con control de acceso y facturación.Menos incertidumbre sobre si el cableado puede soportar la carga. En lo que respecta al vehículo, la mayoría de los vehículos eléctricos ligeros utilizan una entrada de corriente alterna de tipo 1 o tipo 2.En el lado de la estación hay dos diseños comunes:Unidades con cable fijo y enchufe listas para usar.Unidades con zócalo donde el controlador trae un cable tipo 2 separado Cada elección tiene consecuencias a nivel de hardware:Los cables fijos se conectan y desconectan muchas veces al día y permanecen a la intemperie, expuestos al sol, la lluvia y el polvo. Las cubiertas, los sistemas de alivio de tensión y la parte posterior del conector soportan una gran cantidad de esfuerzos mecánicos.Los bornes con enchufe transfieren mayor desgaste al cable del usuario, que debe tener la sección transversal, la flexibilidad y la resistencia a la tracción adecuadas.La geometría de contacto, el tratamiento de la superficie y la fuerza de cierre influyen en la durabilidad del hardware antes de que se afloje, haga ruido o deje de ser fiable. Cuando los componentes están bien diseñados, el Modo 3 resulta práctico y sencillo: enchufar, alejarse, volver y encontrar el coche cargado y los conectores limpios. Los diseños deficientes se manifiestan más adelante en forma de enchufes recalentados, humedad dentro de las carcasas o cierres rotos.   Modo 4: Carga rápida de CCEl modo 4 consiste en la carga en corriente continua (CC) con el convertidor ubicado en la estación de carga en lugar de en el coche.La estación toma corriente alterna de la red eléctrica, la convierte en corriente continua con un voltaje y una corriente adecuados para la batería y la envía a través de un conector de CC específico.Los cargadores de CC de primera generación para automóviles solían ofrecer una potencia de alrededor de 50 kW.Las nuevas estaciones de autobuses y centros urbanos suelen funcionar con una potencia de entre 150 y 350 kW en un solo punto de conexión. Los vehículos pesados, como autobuses y camiones, pueden alcanzar potencias mayores si los vehículos, el cableado y los equipos de conmutación están diseñados para ello.En comparación con la corriente alterna, el hardware está sometido a diferentes tensiones:Las corrientes son mucho más altas que en la carga típica de un hogar o lugar de trabajo.Incluso un pequeño aumento en la resistencia de contacto puede elevar las temperaturas.El conector debe bloquearse firmemente bajo carga, pero a la vez ser fácil de manipular durante todo el día. El modo 4 utiliza familias de conectores como CCS y GB/T DC para vehículos ligeros, y nuevas interfaces de alta corriente para camiones pesados ​​y autobuses.La refrigeración es una parte fundamental del diseño. Los cables de CC refrigerados naturalmente pueden transportar una potencia considerable, pero en el extremo superior del rango de carga rápida muchos sistemas utilizan cables refrigerados por líquido y manijas.Los canales de refrigeración discurren cerca de los conductores y los bloques de contacto, disipando el calor para que la superficie exterior del cable y la empuñadura se mantengan a una temperatura aceptable para el usuario. Esto debe equilibrarse con el peso y la rigidez para que el personal pueda conectar y desconectar los conectores varias veces por turno sin esfuerzo.El modo 4 es adecuado para lugares donde los vehículos se detienen brevemente pero necesitan recargar mucha energía: tramos de autopista, estaciones de carga rápida urbanas, depósitos logísticos y cocheras de autobuses.  Cómo afectan los modos a los conectores y cablesCada modo de carga impulsa el hardware en una dirección diferente. Modo 2Los componentes electrónicos se encuentran dentro del conjunto de cables. La carcasa de la caja de control requiere un buen sellado y resistencia a los impactos. Los cables se mueven y se enrollan con mayor frecuencia que en las instalaciones fijas, por lo que necesitan revestimientos flexibles y una protección adecuada contra la flexión. Los enchufes en ambos extremos deben soportar el calor a plena carga, ya que las tomas de corriente domésticas no siempre son perfectas. Modo 3Los conectores soportan un alto número de ciclos de conexión y están expuestos a la intemperie. Los contactos requieren formas y recubrimientos que garanticen una larga vida útil. Las cubiertas de los cables están expuestas a los rayos UV, la lluvia y la nieve, además de golpes ocasionales de ruedas o calzado. El alivio de tensión en la parte posterior del conector protege los conductores en las zonas donde se concentra la flexión. Modo 4Las altas corrientes y los exigentes ciclos de trabajo determinan la sección transversal y la disposición de los contactos. En los sistemas de refrigeración líquida, los canales de refrigerante y los sellos comparten un espacio limitado con los conductores y los pines de señal. El mango debe seguir siendo cómodo de sujetar, y los gatillos y botones deben seguir siendo fáciles de usar incluso cuando el conjunto sea más pesado que un enchufe de CA. Debido a que las tensiones y los patrones de uso difieren tanto, los fabricantes suelen desarrollar familias de productos separadas para el Modo 2, el Modo 3 y el Modo 4, en lugar de intentar extender un mismo diseño a los tres.  Selección de modos de funcionamiento para hogares, instalaciones y flotasLa combinación adecuada de modos de conducción depende de dónde se encuentren los coches y cómo se utilicen. Para viviendas particulares, algunas preguntas útiles son:¿Hay una plaza de aparcamiento fija cerca del panel eléctrico?¿Cuántos kilómetros suele recorrer el coche en un día?¿Cuántos vehículos eléctricos comparten el mismo suministro?Si el cableado es moderno y tiene capacidad de reserva Algunos patrones comunes:En una vivienda alquilada con un kilometraje diario moderado y permisos limitados para nuevas instalaciones eléctricas, un buen cargador portátil Modo 2 conectado a una toma de corriente moderna y revisada puede ser suficiente para empezar.En una vivienda con plaza de aparcamiento fija y un mayor kilometraje, un cuadro de distribución de Modo 3 en un circuito dedicado suele ser la solución más cómoda a largo plazo.Muchos hogares conservan una unidad Modo 2 en el maletero como respaldo, incluso después de haber instalado un distribuidor de pared.  En el caso de los lugares de trabajo y los espacios públicos, las preguntas cambian a:Tipo de terreno: oficinas, locales comerciales, hoteles, uso mixto, depósito¿Cuánto tiempo suelen permanecer aparcados los coches?Ya sea que los conductores esperen una carga completa o solo una recarga útil. Resultados típicos:Las oficinas y los aparcamientos de destino dependen principalmente del aire acondicionado en modo 3. Los coches permanecen estacionados durante horas, por lo que una potencia moderada por plaza funciona bien.En los centros comerciales, es común encontrar algunos cargadores rápidos de Modo 4 cerca de la entrada, junto con una fila de postes de Modo 3 más alejados.Las estaciones de autobuses y camiones en las autopistas dependen en gran medida del Modo 4, con un número menor de puntos de recarga para vehículos de personal o aparcamientos de larga estancia. Visto así:El modo 2 cubre las deficiencias donde la infraestructura fija es limitada o aún está en fase de planificación.El modo 3 se convierte en la base de la carga de CA diaria.El modo 4 cubre paradas cortas con alta demanda de energía.  Preguntas y respuestas sobre los modos de carga¿Cuáles son los cuatro modos de carga para vehículos eléctricos?Se trata de cuatro conceptos de estándares internacionales que describen cómo se conecta un vehículo eléctrico a la red. El Modo 1 consiste en un simple cable de CA a una toma de corriente sin caja de control. El Modo 2 incorpora una caja de control y protección en el cable. El Modo 3 utiliza una estación de carga de CA dedicada. El Modo 4 utiliza una estación de carga de CC con la electrónica de potencia integrada. ¿Los modos de carga determinan qué tipo de conector necesito?No de forma aislada. Los modos describen cómo se construye y controla el sistema. Los tipos de conectores, como Tipo 2, CCS o GB/T, describen la forma física y la disposición de los pines. En la práctica, ciertos conectores se corresponden con ciertos modos (Tipo 2 con Modo 3, CCS con Modo 4), pero ambos conceptos son distintos. ¿Cómo se relacionan los modos de carga con los niveles 1, 2 y 3?Los niveles 1, 2 y 3 son etiquetas norteamericanas para los niveles de potencia y las configuraciones de suministro. Los modos 1 a 4 son conceptos globales sobre cómo se conectan y controlan el vehículo eléctrico y la fuente de alimentación. Por ejemplo, un cargador de nivel 2 para uso doméstico suele funcionar en modo 3. ¿Los modos de carga se definen de la misma manera en todas las regiones?Las definiciones básicas provienen de estándares internacionales, por lo que los modos 1 a 4 significan prácticamente lo mismo en todo el mundo. Lo que varía es cómo las normas locales permiten o limitan cada modo, especialmente el modo 1 y el modo 2 de mayor potencia en los circuitos domésticos. ¿Puede un vehículo eléctrico utilizar más de un modo?Sí. La mayoría de los vehículos eléctricos modernos pueden cargarse en varios modos. Un mismo coche podría usar un cargador portátil de Modo 2 en casa de un familiar, un cargador de pared de Modo 3 en casa o en el trabajo, y carga rápida de CC de Modo 4 en viajes largos. La entrada de corriente del vehículo y los sistemas a bordo están diseñados para reconocer y funcionar con estas diferentes configuraciones.