La carga de vehículos eléctricos (VE) depende de la infraestructura disponible, la carga rápida de corriente continua (CC),las curvas de carga y factores como la temperatura y el estado de carga, cruciales para optimizar la recarga y eficiencia.
Resumen
1. Importancia de la infraestructura de recarga: La velocidad de carga de un vehículo eléctrico (VE) depende en gran medida de la infraestructura de recarga disponible. Este factor es crucial para la experiencia de conducir largas distancias, ya que el tiempo de recarga puede variar significativamente.
2. Carga rápida de corriente continua (CC): Este tipo de carga, también conocida como nivel 3, permite una recarga más rápida porque la electricidad no pasa por el cargador de a bordo del vehículo, sino que se entrega directamente a la batería. La velocidad de carga está limitada por la potencia que puede aceptar la batería y la del cargador.
3. Factores que afectan la velocidad de carga: La temperatura de la batería y el estado de carga (SoC) son determinantes en la velocidad de carga. Las baterías se cargan más lentamente a medida que se acercan a su capacidad máxima y funcionan óptimamente a temperaturas específicas. Además, la gestión del sistema de la batería y los límites impuestos por el fabricante del VE también influyen en la velocidad de carga para alargar la vida útil de la batería.
Introducción
La velocidad de carga es uno de los factores que más influyen en la experiencia de conducir largas distancias con un VE (vehículo eléctrico). A diferencia de un vehículo con motor de combustión interna, el tiempo de repostaje de un VE puede variar enormemente en función del vehículo y de la infraestructura de recarga disponible.
La infraestructura de recarga es un tema candente en estos momentos en el mundo del vehículo eléctrico, en particular la UE ha incluido normas en el paquete «Fit for 55» relativas a la infraestructura de recarga [1] [2]. Sin embargo, aparte de la infraestructura, hay otro factor que desempeña un papel importante en el tiempo que se tarda en recargar, en el que nos sumergiremos en este post.
Antes de seguir adelante, es importante destacar que este post se centra en la carga rápida de corriente continua (CC), que también se denomina carga de nivel 3. Cuando se carga en CC, la electricidad no pasa por el cargador de a bordo del vehículo (que convierte la CA de la red en CC, lo que permite la carga desde cargadores de nivel 1 y 2). Esto significa que la potencia de carga del vehículo no está limitada a la potencia del cargador de a bordo, sino a la potencia que puede aceptar la batería y a la potencia del cargador.
Cargar una batería
La carga de una batería es una reacción electroquímica, en estados de carga más elevados esta reacción se produce más lentamente. Esto hace que la potencia de carga disminuya a medida que la batería se llena. La siguiente figura muestra el proceso de carga típico de una batería de iones de litio. Observe que a medida que la batería alcanza el voltaje máximo (estado de carga más alto) la corriente de carga disminuye, lo que se traduce en una disminución de la potencia de carga a medida que la batería alcanza su capacidad máxima.
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Al igual que el estado de carga (SoC), la velocidad de carga de la batería depende de la temperatura de la misma. El rendimiento de la batería es óptimo a 25ºC, sin embargo para la carga lo ideal es una temperatura más alta de 32ºC [4]. Por tanto, el VE gestionará la temperatura de la batería aumentando o disminuyendo la temperatura de su pack de baterías mientras se carga (o, en el mejor de los casos, preacondicionando la batería antes de la carga).
Carga de vehículos eléctricos
Cuando se carga un VE, el sistema de gestión de la batería (BMS) define la velocidad máxima de carga, pero el fabricante del VE puede imponer límites más estrictos. Unos límites más estrictos pueden alargar la vida útil de la batería y, por tanto, aumentar la vida útil del vehículo. Aunque no para el mismo caso de uso, un ejemplo de restricción artificial de la batería más allá de los límites del BMS es la extensión de autonomía por software que Tesla ofrece para sus vehículos modelo Y [5].
La curva de carga
Los factores mencionados anteriormente se unen y le afectan a usted como cliente en la curva de carga. La curva de carga es un gráfico que representa la potencia a lo largo de una sesión de carga de un VE, la representación más común tiene la potencia de carga en el eje Y y el SoC en el eje X (las curvas de carga del Ioniq 5 LR y del Tesla model 3 LR se muestran a continuación como ejemplos). La fuente de estos gráficos, Fastned, dispone de información sobre las curvas de carga de una amplia gama de vehículos [6].
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Las curvas de carga son clave para estimar el tiempo en estaciones de carga rápida, ya que la velocidad anunciada refleja solo el pico máximo. InsideEVs ofrece ejemplos útiles con curvas de carga y gráficos de velocidad media según el SoC inicial y final. Generalmente, el rango del 20% al 80% es el estándar, ya que después del 80% la potencia de carga cae significativamente, como se observa en la curva del Modelo 3.
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Comprender el comportamiento de las curvas de carga de su VE puede ayudarle a planificar mejor sus paradas de carga y a ahorrar tiempo en las estaciones de carga. Suele ser más eficiente permanecer en la zona de carga de alta potencia, aunque ello implique añadir una parada de carga adicional al viaje.
Factores inesperados en la velocidad de carga
Aparte de las limitaciones de potencia, la velocidad de carga puede verse afectada por el propio cable. Los cables tienen una corriente máxima según su grosor y sistema de refrigeración. Esto plantea preguntas como: «¿Por qué un cargador ofrecería más potencia de la que un cable soporta?» Actualmente, las baterías de vehículos eléctricos utilizan arquitecturas de 400V o 800V. El cargador adapta su voltaje al del vehículo, por lo que un EV de 400V necesita el doble de corriente que uno de 800V para la misma potencia.
Arquitecturas de batería y sus curvas de carga: 400V vs. 800V
Es importante destacar que las categorías de 400V y 800V son aproximadas, no reflejan voltajes nominales exactos. Por ejemplo, vehículos en la gama de 700V se agrupan en 800V, y los de 300V, en 400V. El siguiente gráfico ilustra estas diferencias, según datos de ev-database.org.
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Por Lucas Dewilde
Por Qué Importan las Curvas de Carga
