Carga rápida de DC

La carga rápida de DC traslada la conversión principal de potencia fuera del coche y la sitúa en la estación. Puede añadir rápidamente la energía necesaria para el viaje, pero el resultado útil depende de toda la cadena: la instalación, la estación, el cable, el vehículo, la batería y la red de carga.

El recorrido de la energía en DC

Una instalación pública de carga rápida suele contener más equipos que el dispensador visible:

Una conexión a la red, un transformador y los equipos de conmutación alimentan la instalación.
Los armarios de potencia rectifican la AC para convertirla en DC controlada.
Los módulos de conversión pueden compartirse entre varios dispensadores.
Un cable refrigerado por líquido o de refrigeración natural transporta la DC hasta el vehículo.
Los contactores, la supervisión del aislamiento y los sistemas de protección mantienen aislada la alta tensión hasta que se superan las comprobaciones.
El vehículo solicita tensión y corriente dentro de sus límites seguros.
La estación mide la energía y comunica la transacción al sistema central de la red de carga.

Algunas instalaciones añaden una batería estacionaria para reducir los picos de la red, dar soporte a una conexión limitada o desplazar el momento en que se extrae energía de la red. Esa batería no crea energía; debe recargarse, y la potencia sostenida de la instalación sigue dependiendo de la conexión a la red y de la estrategia operativa.

Qué ocurre después de insertar el enchufe

La secuencia exacta varía según el sistema de carga, pero una sesión moderna de DC sigue la misma lógica de seguridad:

La estación detecta el conector y el vehículo.
La señalización de baja tensión confirma el estado de la conexión y la capacidad del cable.
La estación y el vehículo establecen una comunicación de alto nivel.
Se autoriza al conductor o al vehículo, salvo que la estación se inicie sin autenticar una cuenta.
Los sistemas comprueban el aislamiento, el bloqueo, la compatibilidad de tensión y el estado de los fallos.
La estación eleva su salida hasta igualar la del lado del vehículo antes de cerrar el circuito de alta tensión.
El vehículo solicita repetidamente una corriente y una tensión permitidas.
Ambos lados supervisan la corriente, la tensión, el aislamiento, la temperatura del conector, las señales de emergencia y la comunicación.
Al detenerse, disminuye la corriente, se abren los contactores, se descarga la tensión según sea necesario y se desbloquea el conector.

Esta negociación explica por qué un enchufe físicamente compatible es necesario, pero no suficiente. Una sesión puede fallar antes de transferir energía debido a la comunicación, los certificados, el sistema central de la estación, la autorización, las comprobaciones de aislamiento, la detección del bloqueo o una tensión incompatible.

La cifra anunciada es un límite máximo

La etiqueta «cargador de 350 kW» puede describir el armario, un dispensador en condiciones ideales o el máximo de un grupo con reparto de potencia. No promete 350 kW a todos los vehículos conectados.

La potencia instantánea está limitada por:

La potencia disponible en la instalación en ese momento
La asignación de los módulos de conversión
La tensión y la corriente máximas de la estación
La corriente continua o temporal del cable y el conector
La refrigeración y la temperatura de los contactos
La toma, los conductores y la electrónica de potencia del vehículo
La tensión de la batería y la corriente solicitada por el vehículo

La potencia es el producto de la tensión y la corriente. Una estación limitada a 500 A puede suministrar idealmente 200 kW a 400 V, 350 kW a 700 V o 450 kW a 900 V. Por lo tanto, un vehículo de menor tensión puede quedar limitado por la corriente incluso cuando está conectado a un dispensador con una potencia anunciada en kilovatios mucho mayor.

El reparto de potencia puede ser estático, dinámico o basado en módulos. Una instalación puede dividir uniformemente un armario, asignar los módulos libres al coche que pueda utilizarlos o limitar la potencia total debido a los límites del transformador o de la batería. Las pantallas y aplicaciones de las estaciones no siempre explican qué límite está activo.

Evalúe un coche por la energía añadida y el tiempo

La potencia máxima es fácil de anunciar y suele ser un indicador deficiente para los viajes. Una comparación justa identifica:

El estado de carga inicial y final
Los kilovatios hora añadidos
El tiempo de carga transcurrido
La potencia media durante ese intervalo exacto
La temperatura de la batería y la temperatura ambiente
El estado del preacondicionamiento
La capacidad de tensión y corriente de la estación
Si el valor es medido, certificado o declarado por el fabricante

Añadir 60 puntos porcentuales a una batería de 120 kWh transfiere mucha más energía que añadir 60 puntos porcentuales a una batería de 60 kWh. Dos tiempos de «10–80%» no son comparables si no se conoce la energía añadida.

La potencia media para el intervalo de una sesión es:

Potencia media = energía suministrada ÷ tiempo transcurrido

Si llegan al vehículo 56 kWh en 18 minutos, la potencia media de la estación es de unos 187 kW:

56 kWh ÷ 0.3 h ≈ 187 kW

La distinción entre el contador y la batería sigue siendo importante. La energía suministrada por la estación puede superar la energía almacenada porque el vehículo utiliza energía para bombas, ventiladores, calefacción, refrigeración, electrónica y pérdidas internas.

La temperatura de la batería, las curvas de carga, la tasa C, la arquitectura de tensión y el comportamiento térmico durante sesiones repetidas se explican en How an EV Battery Charges. Este artículo aborda la estación y los límites del viaje en lugar de repetir esa teoría sobre la batería.

Llegue con poca carga, pero no sin margen

Muchos vehículos eléctricos aceptan su mayor potencia de DC con un estado de carga relativamente bajo y después reducen la potencia a medida que se llena la batería. La planificación de la ruta puede aprovecharlo llegando con una reserva reducida, pero segura, y cargando solo lo suficiente para alcanzar la siguiente parada adecuada.

El porcentaje teórico mínimo de llegada rara vez es el mejor objetivo. Deje margen para:

El tiempo y el viento
La elevación
Los desvíos y los cortes de carreteras
Los remolques o las cargas en el techo
Un fallo del cargador o una cola
Una batería fría o un preacondicionamiento que no se realizó
La energía necesaria para llegar a una instalación alternativa

Salir con el 80% tampoco es una regla universal. Si la potencia continúa siendo alta, la siguiente estación fiable está lejos o las condiciones son adversas, puede ser razonable cargar más allá del 80%. Si la potencia ha caído bruscamente y hay otra estación fiable cerca, salir antes puede acortar el viaje.

La eficiencia del vehículo relaciona la velocidad de carga con la velocidad en carretera. Un coche que añade energía a 180 kW, pero consume 30 kWh/100 km, gana autonomía al mismo ritmo que otro que carga a 120 kW y consume 20 kWh/100 km, antes de considerar otras diferencias. Los kilovatios por sí solos no determinan el ritmo del viaje.

Preacondicionamiento y paradas repetidas

Seleccionar una estación de DC compatible en el navegador del vehículo puede permitir que el coche prepare la batería antes de llegar. También pueden estar disponibles la preparación manual, la automatización basada en la ruta o la salida programada.

El preacondicionamiento necesita tiempo y energía. No puede compensar una estación incompatible, un estado de carga muy alto al llegar, el reparto de potencia de la instalación ni una batería cuya temperatura esté fuera del intervalo que controla el vehículo. Es posible que un cargador introducido únicamente mediante una aplicación móvil no active la preparación del coche basada en la ruta.

En los viajes largos importa la repetibilidad. La conducción a alta velocidad, el remolque, el calor del verano y varias paradas de carga consecutivas exigen mucho al sistema de refrigeración. Un vehículo con una curva moderada pero estable puede superar a otro con un pico mayor en la primera sesión que no puede repetirse.

La cobertura es más que unos marcadores en el mapa

El marcador de una estación no demuestra que sea una parada de carga útil. La planificación de la ruta debe tener en cuenta:

El número de puestos que pueden utilizarse de forma independiente
La compatibilidad del conector y la tensión
El alcance del cable y la orientación del estacionamiento
El estado actual de la estación y su fiabilidad reciente
El reparto de potencia
El horario de apertura y el acceso físico
Los espacios aptos para remolques o de paso
La iluminación, la protección frente a la intemperie, los aseos y la comida
La cobertura móvil y las formas alternativas de autorización
El precio, las tarifas de inactividad y las restricciones de estacionamiento
Una instalación alternativa fiable

El siguiente mapa es una instantánea histórica de junio de 2023. Ilustra la geografía de la red, no la cobertura actual de Electrify America.

Las redes pueden diferir tanto en el diseño de sus instalaciones como en su escala. El ecosistema integrado de Tesla, que abarca el vehículo, la planificación de rutas y los Supercharger, redujo varias variables de compatibilidad para sus propios vehículos. El acceso abierto y la adopción de SAE J3400 amplían el conjunto de vehículos posibles, pero la generación de la estación, la aprobación del adaptador, la tensión, el alcance del cable y la autorización de la red siguen determinando el resultado.

IONITY es un ejemplo de red europea CCS de alta potencia diseñada en torno a los principales corredores de viaje. La evaluación práctica del conductor debe seguir siendo específica para cada instalación en lugar de suponer que todas disponen de equipos o niveles de disponibilidad idénticos.

Autenticación, pago y protocolos

Coexisten varios límites de comunicación:

La comunicación entre el vehículo y la estación controla la transferencia de energía.
ISO 15118 Plug & Charge puede utilizar certificados de contrato almacenados en el vehículo para la autenticación y la facturación automáticas.
OCPP conecta un punto de carga con su sistema de gestión para la autorización, las transacciones, la supervisión, la configuración y la carga inteligente.
Los sistemas de itinerancia conectan a los proveedores de movilidad con los operadores de carga.
Un terminal de pago, una aplicación, una credencial RFID, un proceso mediante QR o una tarjeta bancaria pueden proporcionar autorización ad hoc.

La compatibilidad con una capa no garantiza las demás. Una estación puede implementar OCPP sin Plug & Charge basado en el vehículo, y un coche puede admitir ISO 15118 mientras una red carece del ecosistema de certificados y contratos necesario.

Las normas de la UE ofrecen un ejemplo útil de requisitos orientados al cliente: las instalaciones públicas desplegadas conforme a las disposiciones aplicables deben admitir el pago ad hoc, y las estaciones de 50 kW o más deben mostrar antes de la sesión un precio ad hoc de la energía por kWh, además de cualquier tarifa de ocupación. Las normas de otros mercados son diferentes.

Los conductores deben comparar la tarifa final, no solo el componente de electricidad. Las tarifas por sesión, los cargos por tiempo, los recargos por itinerancia, los planes de suscripción, los cargos de estacionamiento y las tarifas de inactividad pueden cambiar el total.

Si una sesión no se inicia

Una comprobación metódica es más rápida que volver a conectar repetidamente:

Lea los mensajes de la estación y del vehículo antes de descartarlos.
Confirme que el conector está completamente insertado y que el cable no tira hacia un lado.
Pruebe el comando de parada de la estación, desbloquee el vehículo y vuelva a conectar una vez.
Compruebe si la estación requiere autorización mediante una aplicación, RFID, tarjeta bancaria o Plug & Charge.
Pruebe otro dispensador de la misma instalación; puede utilizar módulos de potencia o componentes de cable diferentes.
Si es seguro y práctico, desplácese a una alternativa cercana en lugar de agotar la reserva.
Comunique al operador el puesto, el conector, la hora y el error exactos.

No utilice adaptadores improvisados, no sujete en su sitio un conector dañado, no anule un bloqueo ni continúe tras observar arcos eléctricos, conductores expuestos, entrada de líquidos, humo o un calor intenso en el conector. Utilice la parada de emergencia de la estación solo en una emergencia, no como forma habitual de terminar una sesión.

Las familias de conectores y los límites de los adaptadores se describen en EV Charging Connectors and Inlets. La descripción general del sistema completo se encuentra en EV Charging: The Complete System.