Recarga de vehículos eléctricos en Europa: Parte I [Actualizado]

Tengo que confesar que a pesar de que me apasiona el tema de los coches eléctricos ha llegado un punto en que tengo un lío asombroso en la cabeza respecto a formatos de carga, conectores, cables y estaciones de carga. Y pensando que tal vez no soy el único al que le pasa voy a intentar aclararme al respecto y meterme a fondo en el asunto en lo que probablemente serán un par de posts al respecto.

No es la primera vez que abordamos este tema pero pretendo convertir éste en una recopilación y espero que aporte además algo de luz. Así pues repasemos todos juntos la variedad de modos, cables y estaciones de carga, cada una de un padre y una madre, que componen este desmadre propiciado por fabricantes y legisladores. Veamos en primer lugar los diferentes aspectos de más generales a menos.

¿Que demonios es esto de los modos de carga? Sin meternos aún en el tema conectores hay cuatro modos de carga especificados por el estándar internacional  IEC 62196, que a nivel básico son:

El modo 1

Es básicamente la carga a través del enchufe de toda la vida, en corriente alterna a un máximo de 240 V en monofásico y 480 V en trifásico. En la práctica en España eso son los 230 V de las tomas monofásicas y 400 V de las trifásicas. Debe haber cable de tierra en la toma y el amperaje no debe exceder los 16 amperios. En USA por ejemplo este modo de carga no se permite por la gran cantidad de instalaciones que no poseen tierra. Como es fácil ver a 230 V y 16 amperios la potencia máxima de carga en nuestras casas sin instalación específica es de unos 3,7 kW, y a 400 V y 16 amperios unos 11 kW. Es el modo de carga menos aconsejable.

El modo 2

También es en alterna y con las mismas tensiones aceptadas que en el modo 1, pero el cable debe llevar una caja de control y protección al menos mediante diferencial que no puede estar situada a más de 30 cm del conector enganchado al vehículo. Además es obligatorio un pin de control en el lado del vehículo conectado a la caja de protección situada en el cable. La ventaja de este modo es que nos permite cargar en teoría a un amperaje máximo de 32 amperios, por lo que a 230 V serían unos 7,4 kW y a 400 V unos 22 kW.

En la practica la mayoría de fabricantes proporcionan su cable de modo 2 capado a 13 o 10 amperios (ver figura arriba) por aquello de las diferentes legislaciones europeas que en algunos países limitan a esas intensidades las corrientes admitidas por los enchufes durante un período prolongado. De esa manera al final el modo 2 se queda en algo parecido a un modo 1 solo que con un nivel extra de protección por la caja de control en el cable. Generalmente en el lado de la infraestructura de carga encontramos un enchufe convencional y en el lado del coche debe haber un conector específico con al menos un pin de señal. Si bien el modo 2 es preferible al modo 1 el propósito de la UE es legislar para convertir el modo 3 en el modo habitual a partir de 2017.

El modo 3

Sigue siendo carga en corriente alterna pero en esta ocasión la estación de carga dispone de un SAVE o  Sistema de Alimentación del Vehículo Eléctrico (en inglés EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment) que le permite monitorizar la carga, la cual ha de realizarse mediante un cable con conectores  especiales en ambos lados que integren esa función piloto mediante pins de control y señal desde el enchufe del coche hasta el de la estación de carga. Además el enchufe de la estación de carga permanece sin tensión a no ser que haya un vehículo conectado. Este modo además es el que permite la integración del vehículo en las redes de distribución inteligentes o Smart Grids. Y lo más importante, contempla posibilidades de carga de hasta 250 amperios teóricos.

El modo 4

Es el más específico ya que la carga no es en corriente alterna sino directamente en corriente continua, como las baterías. Para ello la estación de carga tiene que llevar su propio convertidor de alterna a continua, lo que desafortunadamente la encarece mucho y la aumenta de tamaño. La ventaja es que el convertidor de la estación generalmente es capaz de manejar más potencia y tensión y nos ahorra peso, pérdidas y calentamiento dentro del convertidor del coche. La intensidad de este modo según la norma puede ser de hasta 400 amperios.

Ahora que tenemos más fresco lo de los modos hablemos un poco de los diferentes tipos de conectores existentes, aquellos más habituales y de las potencias y modos de carga que soportan cada uno de ellos:

En primer lugar debemos hablar por supuesto del conector conocido como Schuko, el más común de los enchufes. Es el que tenéis todos para la fuente de alimentación del portátil, la tostadora, la cafetera, el microondas o casi cualquier cosa que se os ocurra. Oficialmente es el “Tipo F” definido en el estándar CEE 7/4. Es para 230 V y hasta 16 amperios. Extendido por toda Europa excepto por UK, Irlanda, Malta y algún otro sitio más. Fase, neutro y tierra. El más típico del modo 1 y casi siempre de los cables para modo 2 en el lado de la estación de carga, aunque siempre teniendo en cuenta la limitación de 16 amperios y que solo es monofásico.

Schuko CEE 7/4

El IEC 60309 es un estándar de conector que contempla diversas tomas muy comunes en industria para monofásica y trifásica. Seguro que os suenan de vista a todos. Hay de diversos tipos según cada aplicación. Monofásico con tierra, trifásico y tierra, trifasico con neutro y tierra, etc. Es muy común encontrar ese tipo de enchufe en sitios de recarga por toda Europa, especialmente en su versión a prueba de lluvia para instalaciones exteriores, generalmente la azul de monofásica para 230 V y 16A. La toma roja es la de trifásica a 400V. Los hay para diferentes amperajes, 16, 32, 63, 100 y hasta un máximo de 200 amperios. Este tipo de conector se puede usar en modos 1 y 2 aunque ha habido algunas experiencias de uso de variaciones de este conector para modo 3.

Tomas IEC 60309

Por otra parte esta el menos conocido CEEplus. Claramente derivado del IEC 60309 existe en versiones monofásica a 230 V y trifásica a 400 V pero lleva además cuatro conectores extra por lo que puede ser apto para el modo 3. Soporta hasta 16 amperios en todas sus versiones por lo que queda limitado en el mejor de los casos prácticos a 11 kW. Se usa en algunas estaciones de recarga aunque no es ni mucho menos el más habitual.

CEEplus de tres fases, neutro, tierra y cuatro pines extra

El conector de tipo 1 se corresponde precisamente con el SAE J1772 2009, también conocido como conector Yazaki, por ser esta empresa responsable de buena parte de su desarrollo y forma final, aunque Yazaki es un fabricante que de hecho produce tomas SAE J1772 pero también tipo CHAdeMO. Es el conector estándar en USA desde 2010. Es monofásico y dispone de 5 pines, fase, neutro, tierra, pin de control y pin de detección de proximidad. Si bien el estándar contempla hasta 250 V y 80 amperios, o 19,2 kW en USA, el Yazaki está actualmente certificado para 30 amperios.

Tipo 1, SAE J1772 o Yazaki

Mennekes es en realidad el nombre de la empresa que diseñó y construyó el conector VDE-AR-E 2623-2-2, pero en vez de buscar al que le puso el nombre al conector y pegarle una paliza, lo llamaremos simplemente conector Mennekes. Es una variación específica para coches eléctricos de los conectores IEC 60309, segun IEC 62196 es el conector de tipo 2 y pensado para el modo 3 de recarga, muy parecido en distribución de pines y forma básica al SAE J1772. Permite desde cargas monofásicas a 16A hasta trifásicas a 63 A, o lo que es lo mismo, desde 3,7 kW a 43,5 kW de potencia. Como veis es muy versátil pero sin embargo no permite todas las modalidades de carga en el modo 3 y se le ha criticado su precio excesivo comparado con otros como el Scame. Es el formato apoyado por Alemania.

Tipo 2, Conector Mennekes o VDE-AR-E 2623-2-2

Scame es otro fabricante de aparamenta eléctrica que tiene entre sus productos un enchufe específico para vehículos eléctricos, la serie Libera, pero conocido simplemente como conector Scame. Es el conector de tipo 3 de la EV Plug Alliance, una asociación de Schneider Electric, Legrand, Scame y otro puñado de empresas del sector. Soporta carga monofásica a 16 amperios mediante la variante del conector 3A, con fase, neutro, tierra y pin de control, o monofásica y trifásica a 32 amperios mediante la variante del conector 3C, con tres fases, neutro, tierra, y pines de control y presencia. Sobre el papel soporta hasta 22 kW. Tiene como principales ventajas una tapa que protege los terminales siempre que esta desenchufado, protección de los propios terminales de conexión y un precio inferior al Mennekes. Francia e Italia apoyan este formato.

Scame Libera 3C – Conector de Tipo 3

A continuación mencionar los conectores más conocidos para el modo 4:

CHAdeMO es el nombre de una asociación japonesa formada por la Tokyo Electric Power Company (TEPCO), Nissan, Mitshubishi, Fuji Heavy Industries (Subaru) y Toyota. El conector conocido como CHAdeMO fue diseñado por la TEPCO. El nombre CHAdeMO deriva de la frase japonesa “ocha demo ikaga desu ka” que significa más o menos “¿que tal si tomamos un té?”, haciendo referencia a los escasos minutos que son necesarios para recargar el coche, el tiempo de tomar una taza de té. Oficialmente sin embargo se supone que es la abreviatura de CHArge de MOve o CHArge for MOving. Es un conector para modo 4, en corriente continua, que proporciona actualmente hasta 62,5 kW de potencia. La comunicación con el vehículo es por CAN bus. Como buenos hijos del imperio del sol naciente el Nissan Leaf y los trillizos tienen esta opción de carga.

Conector CHAdeMO o TEPCO

Otro conector para el modo 4 es la variante nueva del SAE J1772 denominada SAE J1772 Combo que incorpora un nuevo conector con un par de terminales para la carga en corriente continua. Os hablamos de su aprobación hace no mucho. Permite cargar a tensiones de 200 a 450 V y 80 amperios (36 kW) para la carga de nivel 1 y hasta 200 amperios (90 kW) para la de nivel 2. Se supone que una futura especificación para nivel 3 permitirá cargas a 600 V y 400 amperios, 240 kW, lo que equivaldría a cargar un Tesla Model S de 85 kwh en unos 20 minutos. No estaría nada mal. El Chevrolet Spark EV será el primer coche en salir a la venta con este formato de conexión incorporado.

SAE J1772 Combo

No obstante este conector es la versión americana para carga en continua. En Europa previsiblemente no lo veremos pero si veremos una versión de características prácticamente idénticas basada en el conector tipo II o Mennekes en la que aún se está trabajando y que presumiblemente se llamará Combo2. La intención de fabricantes europeos y americanos (SAE y ACEA) es que sus conectores DC sean idénticos para que no ocurra lo mismo que con la AC, con su mil formatos desperdigados. (Gracias Fernando por la pista)

Combo2

Seguro que me dejo algún otro en el tintero, pero los más importantes están aquí. Y seguro que alguno me puede decir cosas que he omitido o he puesto mal. Estaré encantado de actualizar este post con cualquier corrección posible ya que la intención es recopilar en una sola página la mayor cantidad de información posible para que quien no conozca el tema pueda hacerse una idea general.

En un muy próximo post hablaremos de los cargadores, tomas y modos de carga soportados por los modelos de vehículos más comunes dentro de la UE, y hablaremos también de los diferentes postes de recarga, sus formas de pago y legislaciones varias o la falta de ellas.

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