El Sistema de Carga Combinada ( CCS ) es un estándar para cargar vehículos eléctricos . Puede utilizar conectores Combo 1 ( CCS1 ) o Combo 2 ( CCS2 ) para proporcionar energía de hasta 350 kilovatios (kW) (máx. 500 A) . [1] Estos dos conectores son extensiones de los conectores IEC 62196 Tipo 1 y Tipo 2 , con dos contactos de corriente continua (CC) adicionales para permitir una carga rápida de CC de alta potencia. En respuesta a la demanda de una carga más rápida, las redes de carga han implementado cargadores CCS de 400 kW y se han realizado demostraciones de cargadores CCS de 700 kW.
El Sistema de Carga Combinada permite la carga AC mediante el conector Tipo 1 y Tipo 2 dependiendo de la región geográfica. Este entorno de carga abarca acopladores de carga, comunicaciones de carga, estaciones de carga, el vehículo eléctrico y diversas funciones para el proceso de carga, como el equilibrio de carga y la autorización de carga.
Los vehículos eléctricos o los equipos de suministro de vehículos eléctricos (EVSE) son compatibles con CCS si admiten carga de CA o CC de acuerdo con los estándares enumerados por la CCS. Los fabricantes de automóviles que admiten CCS incluyen BMW , Daimler, FCA , Jaguar, Groupe PSA , Honda , Hyundai , Kia , Mazda , MG , Nissan , Polestar , Renault , Rivian , Tesla , Mahindra , Tata Motors y Volkswagen Group , [2] [3 ] así como Ford y General Motors hasta el año modelo 2024 para sus vehículos eléctricos norteamericanos. [4]
Los sistemas de carga de la competencia para carga de CC de alta potencia incluyen CHAdeMO (ampliamente utilizado en Japón, anteriormente utilizado en América del Norte y Europa) [5] GB/T (China), [6] y el estándar de carga norteamericano desarrollado por Tesla. [7]
El resurgimiento del interés por los coches eléctricos impulsó el despliegue de estaciones de carga . Inicialmente, estos accedían a la abundante electricidad de la red CA utilizando una variedad de enchufes en todo el mundo. La estandarización en IEC 62196 para conectores de carga de mayor corriente generó varios sistemas: el tipo 1 se usó principalmente en América del Norte y Japón, y las variantes del tipo 2 en otros lugares. Para la carga de CC, la SAE y la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles (ACEA) elaboraron un plan para agregar cables de CC comunes a los tipos de conectores de CA existentes, de modo que solo hubiera una "envoltura global" que encajara en todas las estaciones de carga de CC. [8]
La propuesta para un "sistema de carga combinado" (CCS) se publicó en el 15º Congreso Internacional VDI (Asociación de Ingenieros Alemanes) el 12 de octubre de 2011 en Baden-Baden . CCS define un patrón de conector único en el lado del vehículo que ofrece suficiente espacio para un conector Tipo 1 o Tipo 2, junto con espacio para un conector CC de dos pines que permite cargar hasta 200 amperios. Siete fabricantes de automóviles (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche y Volkswagen) acordaron a finales de 2011 introducir el CCS a mediados de 2012. [9] [10] En mayo de 2012, ACEA aprobó la estandarización del conector Combo 2 en toda la Unión Europea . [11] A finales de ese mes se unieron a la ACEA la Asociación Europea de Proveedores de Automoción (CLEPA) y la Unión de la Industria Eléctrica (EURELECTRIC). [12] También ese mes, se mostraron implementaciones de prototipos de hasta 100 kW en EVS26 en Los Ángeles . [13] Las especificaciones de carga de CC en el borrador IEC 62196-3 dan un rango de hasta 125 A y hasta 850 V. [14]
Los siete fabricantes de automóviles también acordaron utilizar HomePlug GreenPHY como protocolo de comunicación. [15] El prototipo del conector macho adecuado fue desarrollado por Phoenix Contact con el objetivo de soportar 10.000 ciclos de conexión. [16] La propuesta de estandarización se envió a la IEC en enero de 2011. [17] La solicitud para utilizar un protocolo PLC para la comunicación Vehicle2Grid se realizó en septiembre de 2009 en una presentación conjunta de BMW, Daimler y VW en una Junta de Recursos del Aire de California. Simposio de Tecnología ZEV. [18] Esto competía con la propuesta de bus CAN de Japón (incluido CHAdeMO ) y China (GB/T 20234.3, un estándar de conector de CC separado), y ninguno de sus fabricantes de automóviles se ha inscrito en CCS. Sin embargo, China había estado involucrada en las primeras etapas del desarrollo de pines CC adicionales. [dieciséis]
Volkswagen construyó la primera estación pública de carga rápida CCS de 50 kW CC en Wolfsburg en junio de 2013 para probar el VW E-Up que se entregaría con un conector de carga rápida CC para CCS. [19] Dos semanas más tarde, BMW abrió su primera estación de carga rápida CCS para soportar el BMW i3 . [20] Desde al menos la segunda Cumbre Mundial de Vehículos Eléctricos en junio de 2013, la asociación CHAdeMO, Volkswagen y Nissan abogan por cargadores de CC multiestándar, ya que el coste adicional de una estación de doble protocolo es solo del 5%. [21]
Desde 2014 la Unión Europea exige la provisión del Tipo 2 o Combo 2 dentro de la red europea de carga de vehículos eléctricos .
En Alemania, la Iniciativa de Interfaz de Carga e. V. ( CharIN ) fue fundada por fabricantes y proveedores de automóviles (Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, TÜV SÜD y Volkswagen) para promover la adopción de CCS. Señalaron en un comunicado de prensa que la mayoría de los automóviles no pueden cargar más de 50 kW, por lo que esa fue la primera potencia común de las estaciones CCS que se construyeron durante 2015. El siguiente paso fue la estandarización de las estaciones con una potencia de 150 kW que mostraron en octubre. 2015, mirando hacia un futuro sistema con una potencia de 350 kW. [22] Volvo se unió a CharIN en 2016; [23] Tesla en marzo de 2016; [24] Lucid Motors (anteriormente Atieva) junio de 2016; [25] Faraday Future, junio de 2016; Toyota en marzo de 2017. [26]
En Estados Unidos, BMW y VW afirmaron en abril de 2016 que los corredores de la costa este y la costa oeste tenían redes CCS "completas". [27] Como parte del acuerdo de 2016 sobre el escándalo de emisiones de Volkswagen , VW se comprometió a gastar 2 mil millones de dólares en los Estados Unidos durante los siguientes 10 años en CCS y otras infraestructuras de carga a través de su filial Electrify America . [28] En este esfuerzo, se construirían estaciones de carga con hasta 150 kW en ubicaciones comunitarias y con hasta 350 kW en ubicaciones en autopistas. Además de CCS, se construirían estaciones de carga CHAdeMO. [29]
En noviembre de 2016, Ford, Mercedes, Audi, Porsche y BMW anunciaron que construirían una red de carga de 350 kW (hasta 500 A y 920 V) ( IONITY ) con 400 estaciones en Europa, [30] a un coste de 200.000 euros ( $220,000) cada uno. [31] La mayoría de los coches eléctricos tienen un voltaje de batería inferior a 400 voltios. Con una corriente de carga máxima de 500 A, es posible cargar hasta 220 kW.
Los fabricantes de EVSE ofrecen cargadores CCS con potencias superiores a 350 kW. El Terra 360 [32] de ABB admite una carga de hasta 360 kW.
Los cargadores CCS con capacidad de carga de 400 kW incluyen:
En octubre de 2019, Repsol instaló cargadores CCS de 400 kW cerca de la autopista A-8 en Abanto-Zierbena , Vizcaya , España . [41]
En mayo de 2022, EUROLOOP anunció que el cargador WILLBERT Amber II S-HUB de 720 kW se implementará en 2023 en toda Bélgica. [42]
En diciembre de 2022, Fastned implementó cargadores EVBox Troniq High Power de 400 kW en De Watering, Países Bajos , a lo largo de la A8 cerca de Oostzaan, como parte de su red de carga. [43]
En abril de 2023, Nxu demostró un cargador CCS de 700 kW respaldado por batería [44] en Mesa, Arizona .
En mayo de 2023, Shell abrió una nueva estación [45] con cargadores Kempower de 400 kW en Lonelier, en las afueras de Kristiansand , Noruega .
En junio de 2023, XC Power inauguró una nueva Estación de Recarga con Tecnología QiOn en los Centros de Movilidad Supercool, un grupo de cargadores con potencia principal de hasta 990 kW con CCS1 no refrigerado (hasta 240 kW) y una estación de carga con sistema de refrigeración líquida. , hasta 990 kW en la Ciudad de Puebla , México . [46]
En la primera mitad de 2023, tanto Ford como General Motors anunciaron que harían la transición de sus líneas de vehículos eléctricos en América del Norte del CCS1 al conector de carga NACS a partir del año modelo 2025. [4] El cambio de estas empresas hacia un estándar de carga competidor provocó una respuesta de la asociación Charging Interface Initiative (CharIN), que promueve el estándar CCS. Señalaron en junio de 2023 que "NACS no es un estándar publicado ni reconocido por ningún organismo de normalización. Para que cualquier tecnología se convierta en un estándar, debe pasar por el debido proceso en una organización de desarrollo de estándares , como ISO, IEC y/o SAE." [47]
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El Sistema de Carga Combinado está destinado a evolucionar con las necesidades del cliente. La versión 1.0 cubrió las características actualmente comunes de carga de CA y CC, y la versión 2.0 abordó el futuro cercano a mediano plazo. Las especificaciones y los estándares subyacentes para CCS 1.0 y CCS 2.0 se describen para la carga de CC en la Tabla 1 [ cita necesaria ] y para la carga de CA en la Tabla 2. [48]
Los fabricantes de automóviles que apoyan CCS se comprometieron a migrar a CCS 2.0 en 2018. [ cita necesaria ] Por lo tanto, se recomienda que los fabricantes de estaciones de carga también admitan CCS 2.0 a partir de 2018.
Las especificaciones de CCS 3.0 aún no estaban definidas con precisión [ ¿a partir de? ] . Se conservarán todas las características de las versiones anteriores para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores. Las posibles características adicionales incluyen: [ cita necesaria ]
A diferencia del conector y la entrada, que dependen de la ubicación geográfica, la comunicación de carga es la misma en todo el mundo. Generalmente se pueden diferenciar dos tipos de comunicación.
CCS diferencia entre dos métodos de equilibrio de carga. [ cita necesaria ]
Para la autorización de cargos, generalmente se prevén dos enfoques. [ ¿por quién? ]
El acoplador del vehículo está compuesto por el conector del vehículo, que está montado en el extremo de un cable flexible, y la entrada del vehículo, la contraparte del conector, que está ubicada dentro del vehículo. Los acopladores CCS se basaron en el acoplador Tipo 1, el estándar norteamericano, y el acoplador Tipo 2, el estándar europeo, como se describe en IEC 62196-2. Uno de los desafíos del sistema de carga combinado fue desarrollar una entrada para vehículos que fuera compatible tanto con los conectores de CA existentes como con los contactos de CC adicionales. Tanto para el Tipo 1 como para el Tipo 2, esto se logró extendiendo la entrada con dos contactos de CC adicionales debajo de los contactos de CA y comunicación existentes. Las nuevas configuraciones resultantes se conocen comúnmente como Combo 1 y Combo 2.
Para el conector de CC para vehículos, la implementación varía ligeramente entre el Combo 1 y el Combo 2. En el caso del Combo 1, el conector se extiende con dos contactos de CC, mientras que la porción Tipo 1 del conector sigue siendo la misma con los contactos de CA (L1 y N) no estar en uso. Para el Combo 2, los contactos de CA (L1, L2, L3 y N) se eliminan completamente del conector y, por lo tanto, a la parte Tipo 2 del conector solo le quedan tres contactos: dos contactos de comunicación y una tierra de protección. La entrada del vehículo puede retener contactos de CA para permitir la carga de CA sin CCS.
En ambos casos, las funciones de comunicación y protección a tierra están cubiertas por la porción original Tipo 1 o 2 del conector. Los conectores Tipo 1 y Tipo 2 se describen en IEC 62196-2, mientras que los conectores Combo 1 y Combo 2 se describen en IEC 62196-3 como Configuraciones EE y FF. [ cita necesaria ]
Dado que los acopladores de vehículos para carga CC según IEC 62196-3:2014 Ed.1 solo permiten la carga CC con corrientes de hasta 200 A, no cubren suficientemente las necesidades de la futura infraestructura de carga. En consecuencia, una edición posterior de la norma admite corrientes de hasta 500 A. Sin embargo, corrientes tan elevadas requieren secciones transversales de cable grandes, lo que da lugar a cables pesados y rígidos, o requieren refrigeración si se desean cables más delgados. Además, la resistencia de contacto conduce a una mayor disipación del calor. Para hacer frente a estos problemas técnicos, la norma IEC TS 62196-3-1 describe los requisitos para acopladores de CC de alta potencia, incluida la detección térmica, la refrigeración y el plateado de los contactos. [49] CharIN está investigando versiones de más de 2 MW para camiones eléctricos y se están probando equipos. [50] [51]
El Sistema de Carga Combinada lo utilizan principalmente los fabricantes de automóviles europeos y norteamericanos. Los cargadores Tipo 1 y Combo 1 se encuentran principalmente en Norteamérica y Centroamérica, Corea y Taiwán, mientras que los Tipo 2 y Combo 2 se pueden encontrar en Europa, Sudamérica, Sudáfrica, Arabia, India, Singapur, Taiwán, Hong Kong, Oceanía y Australia. Para la carga de CC , en China se utiliza el estándar de la competencia GB/T 20234-2015 , mientras que en Japón se utiliza CHAdeMO .
En la Unión Europea, según la Directiva 2014/94/UE [52] todos los puntos de carga CC de alta potencia instalados después del 18 de noviembre de 2017 debían estar equipados, a efectos de interoperabilidad, al menos con conectores Combo 2. [ cita necesaria ] Sin embargo, esto no prohíbe el suministro de otros puntos de carga utilizando, por ejemplo, CHAdeMO o AC Rapid.
La mayoría [53] de los vehículos eléctricos vendidos en los Estados Unidos son fabricados por Tesla y, por lo tanto, no admiten de forma nativa la carga CCS, sino que utilizaron el conector patentado de Tesla desde principios de la década de 2010 hasta 2022, aunque los autos Tesla más nuevos también admiten CCS con un conector separado. Adaptador vendido. [54] En noviembre de 2022, Tesla cambió el nombre de su conector de carga previamente patentado a Estándar de carga de América del Norte (NACS), poniendo las especificaciones a disposición de otros fabricantes de vehículos eléctricos y permitiéndole admitir el mismo estándar de señalización que CCS. [55] [56] [57] [58]
En 2023, Ford Motor Company , General Motors y Rivian anunciaron que usarían NACS en lugar de conectores CCS en todos los futuros modelos BEV norteamericanos. Los vehículos vendrán inicialmente con un adaptador en 2024, pero los nuevos modelos a partir de 2025 se construirán con puertos NACS nativos. [59] [60] [61]
Posteriormente, otras empresas de vehículos eléctricos firmaron acuerdos para la adopción nativa de NACS, incluidas Aptera , BMW Group , Fisker , Honda , Hyundai Motor Group , Jaguar , Lucid , Mercedes-Benz , Nissan , Polestar , Subaru , Toyota y Volvo . Muchas redes de carga importantes y proveedores de equipos de carga también anunciaron soporte para NACS, incluidos EVgo, FLO, ABB E-Mobility y EverCharge. Posteriormente, NACS fue ratificada internacionalmente como norma SAE J3400.
Esto ha llevado a predecir que el CCS1 pronto quedará obsoleto, ya que es más grande, más pesado y más caro que el NACS. [62] [63] [64] [65] [66]
Como resultado, Hilton Worldwide anunció un acuerdo con Tesla para instalar 20.000 EVSE en 2.000 de sus propiedades en América del Norte para 2025. [67]
En muchos otros países todavía no se prefiere ningún estándar, aunque CharIN recomendó el Tipo 2 avanzado y el Combo 2 en 2018. [68]
Anexo II... Especificaciones técnicas de los puntos de recarga... Los puntos de recarga de corriente continua (CC) de alta potencia para vehículos eléctricos estarán equipados, a efectos de interoperabilidad, al menos con conectores del sistema de carga combinado 'Combo 2' tal y como se describe en la norma EN 62196-3.
Apéndice II... Especificaciones técnicas de los puntos de recarga... Los puntos de recarga de corriente continua (CC) de alta potencia para vehículos eléctricos estarán equipados, a efectos de interoperabilidad, al menos con conectores del sistema de carga combinado 'Combo 2' descrito en la norma EN 62196-3 .