Por qué hay tantos malditos cargadores de vehículos eléctricos

Mar 30, 2024

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Ahora que Tesla ha abierto su diseño de enchufe NACS a otros fabricantes, no serán solo Teslas estacionados en Superchargers. ¿Pero como llegamos aquí?

La mayoría de la gente atribuye el comienzo de la era de los vehículos eléctricos a los automóviles contemporáneos como el Nissan Leaf o el Tesla Roadster, pero los automóviles que funcionan con baterías no son ni remotamente nuevos. A principios del siglo XX, había más coches eléctricos en las carreteras que de gasolina, en una proporción de casi dos a uno. En 1912, el pico del dominio de los vehículos eléctricos, había más de 33.000 automóviles eléctricos circulando por las carreteras estadounidenses (en comparación, solo se vendieron 16.000 vehículos eléctricos en EE. UU. en 2011, cuando se presentó por primera vez el Nissan Leaf).

Los automóviles eléctricos de principios del siglo XX perdieron popularidad después de la invención del arranque eléctrico para automóviles de combustión en 1912, que puso fin al tedioso y peligroso trabajo de arranque con manivela y convirtió a los automóviles ICE tradicionales en una propuesta atractiva. Aún así, en este breve período de dominio eléctrico, los empresarios habían ideado una vertiginosa cantidad de formas de cargarlos, incluso antes de que la mayoría de los hogares y las ciudades más pequeñas tuvieran energía eléctrica constante. Por ejemplo, el inventor JB Merriam simplemente construyó una “planta de carga” alimentada por gas (un ejemplo muy temprano de generador) que podría instalarse en el garaje de una casa para cargar un vehículo eléctrico; Estos se vendieron como accesorios oficiales de Baker Electric Cars. (Esto, por razones algo obvias, fracasó rápidamente).

Otro ejemplo fue el “Electrant” de General Electric, un “hidrante eléctrico”, que fue uno de los primeros intentos de carga pública. Estaba alimentado por líneas de corriente continua (CC) subterráneas; desafortunadamente, en su debut en el salón del automóvil del Madison Square Garden de 1900, no pudo cargar más de la mitad de los vehículos en exhibición debido a diseños de enchufes incompatibles.

Los conectores incompatibles y la frustración durante la carga siguen siendo problemas familiares 123 años después del debut del Electrant, lo que plantea la pregunta: ¿cómo terminamos aquí después de tanto progreso, sin poder usar el mismo enchufe para todos nuestros autos?

Como ocurre con la mayoría de las normas conflictivas, la primera divergencia en los métodos de cobro surgió de un intento definitivo de unificar todas las normas bajo un mismo paraguas. Cuando los vehículos eléctricos finalmente reaparecieron en la década de 1990 gracias a los mandatos de cero emisiones de California, algunos de los primeros automóviles, como el Toyota RAV4 EV y el GM EV1, usaban enchufes Delco “Magne-Charge”, que eran cargadores de estilo inductivo. (La carga inductiva se ve más comúnmente hoy en día en cargadores de teléfonos inalámbricos, donde la energía se transmite por el aire, sin una conexión directa, aunque se propuso por primera vez en una solicitud de patente de 1894). La carga inductiva tiene la ventaja de transferir energía a través de un campo electromagnético, lo que significa que no había conectores físicos que se pudieran ensuciar. GM promocionó el diseño Magne-Charge como “seguro de usar en todas las condiciones climáticas”, así como menos costoso y “más confiable durante su vida” que los cargadores de la competencia, ya que el diseño inductivo redujo la cantidad de piezas electrónicas necesarias en el vehículo.

Otros, como el Ford Ranger EV y el Honda EV Plus, usaban cargadores de estilo conductivo AVCON, con contactos físicos metálicos en el enchufe. Si bien el enchufe era un poco más complejo que los conectores Magne-Charge de paletas magnéticas y los automóviles requerían más componentes electrónicos a bordo, la naturaleza de la transferencia de energía conductiva es mucho más eficiente, ya que se desperdicia menos energía en forma de calor durante el proceso de carga. También crea menos interferencias electromagnéticas que afectarían a otros dispositivos electrónicos cercanos.

En 2001, la Junta de Recursos del Aire de California (CARB) ordenó que todos los puertos de carga de vehículos eléctricos debían estandarizarse para “garantizar una progresión fluida hacia la comercialización de vehículos eléctricos… mientras los volúmenes de vehículos sean bajos”. La placa se decidió por la carga conductiva como el nuevo estándar de carga de vehículos y nació el diseño de enchufe conductivo SAE J1772 como el nuevo conector definitivo. Con su nacimiento, Magne-Charge desapareció, ya que California dejó de admitir conectores inductivos en las estaciones de carga financiadas por el estado.

Desde entonces, todos los coches eléctricos vendidos en Estados Unidos se pueden cargar con un enchufe J1772. (Excepto los Tesla, que necesitan un adaptador. Más sobre eso en un minuto). Sin embargo, el diseño físico del J1772 significa que solo funciona con energía de corriente alterna (CA) monofásica, como la suministrada por una toma de corriente doméstica, y puede solo suministra 19,2 kW de energía con una fuente de alimentación de 240 V, que es carga de “Nivel 2”.

(En Europa, se utiliza el mismo protocolo de comunicación que el estándar J1772 para la carga de CA “Nivel 2”, pero con una forma de enchufe diferente conocida como diseño “Mennekes”.)

La carga de corriente continua (CC), que es la forma en que se alimentan los sistemas de carga rápida de “Nivel 3”, requiere diseños de conectores completamente diferentes. Tesla fue el primer fabricante nacional en introducir prácticamente la carga de Nivel 3 en 2012 con su primera instalación de Supercharger, que utilizaba un diseño de conector entonces patentado que la compañía introdujo con el lanzamiento del Tesla Model S. Desde ese primer automóvil, todos los Tesla posteriores han Continuó usando el mismo diseño de enchufe, conocido coloquialmente como “conector Tesla”, aunque oficialmente lleva el nombre de Estándar de carga de América del Norte (NACS).

Tesla afirmó que diseñó su propio conector debido a la proliferación de otros estándares y que probablemente sería irrelevante para la industria en general, ya que la gente carga principalmente en casa. El enchufe en sí es más delgado que el de la competencia y contiene un sensor que permite a los Tesla abrir automáticamente sus puertas de carga cuando hay un conector NACS cerca. También es un diseño altamente eficiente; En teoría, el diseño del NACS es capaz de cargar hasta 1 MW (1000 kW) y, en la práctica, los supercargadores Tesla V3 actualmente pueden cargar a 250 kW.

Funcionalmente, el conector Tesla creó un jardín amurallado como el ecosistema de productos de Apple, que posiblemente era más importante para Tesla que cualquiera de los méritos técnicos del conector NACS. La estrategia comercial de la empresa implicó la construcción de mucha infraestructura de carga para sus automóviles; este esfuerzo se convirtió en la red Supercharger. Hoy en día, los Superchargers de Tesla representan el 60% de todas las estaciones de carga rápida en Estados Unidos. El uso de un conector que interactuaba únicamente con automóviles Tesla le dio a la compañía una gran ventaja sobre otros fabricantes de vehículos eléctricos, ya que la mayor parte de la infraestructura de carga que no es de Tesla todavía está dispersa en los EE. UU. y con frecuencia está fuera de servicio, mientras que los supercargadores son notablemente confiables y prácticamente en todas partes. .

Desde entonces, Tesla ha abierto el diseño NACS a otros fabricantes, lo que significa que pronto no habrá solo Teslas estacionados en Superchargers, sino que la ventaja inicial que la red de carga y el diseño del conector le dieron a la compañía es innegable.

Justo antes del desarrollo del conector entonces propietario de Tesla, un consorcio de importantes fabricantes de automóviles japoneses y la Tokyo Electric Power Company desarrollaron un nuevo estándar de conector CC de nivel 3 para automóviles japoneses. Este nuevo diseño de enchufe, presentado en 2010, se conoció como “CHAdeMO”, un juego de palabras con una frase japonesa sobre tomar una taza de té mientras se carga, en referencia a lo rápida que sería la carga de “Nivel 3”, y fue utilizado por los fabricantes de automóviles japoneses en todo el mundo. durante la mayor parte de la década de 2010. El estándar CHAdeMO es capaz de suministrar hasta 400 kW de potencia.

Si bien los conectores CHAdeMO siguen siendo comunes en Japón, en Estados Unidos los únicos vehículos actualmente a la venta que tienen un conector CHAdeMO son el Nissan Leaf y el Mitsubishi Outlander PHEV.

Por supuesto, mientras Japón creaba un conector de carga de CC estándar, el resto del mundo también decidió crear uno. En 2011, un panel de ingenieros alemanes presentó el Estándar de carga combinada (CCS) que funcionaría tanto para carga de CA como de CC; en 2012, siete fabricantes de automóviles diferentes en Europa y Estados Unidos acordaron adoptarlo como su nuevo estándar. El diseño del CCS es sencillo: simplemente toma el diseño de enchufe estándar de carga de CA ya existente (en Estados Unidos, el J1772) y agrega clavijas al conector para carga de CC. (Los conectores CCS “Tipo 1” del mercado estadounidense tienen un diseño compatible con J1772, y los conectores CCS “Tipo 2” europeos utilizan un diseño compatible con Mennekes. Como resultado, los enchufes CCS al otro lado del Atlántico tienen formas diferentes, a pesar de utilizar el mismo protocolo. .)

Originalmente, los conectores CCS estaban clasificados para un máximo teórico de 350 kW de potencia, pero versiones recientes de alta potencia han entregado hasta 700 kW de potencia. Muchos fabricantes de automóviles han adoptado el diseño CCS en los últimos años, incluidos los Tres Grandes de Detroit, los tres principales fabricantes de automóviles de lujo de Alemania, ambos grandes fabricantes de automóviles coreanos y un puñado de compañías automotrices japonesas como Honda y Mazda. Incluso Tesla vende Model 3 en el mercado europeo con conectores CCS debido a la prevalencia de este diseño en la UE.

Si parece que las batallas han terminado, no es así. Si bien Europa parece estar convergiendo hacia CCS para sus cargadores y CHAdeMO es el estándar de facto en Japón, en Estados Unidos todavía estamos lejos de decidirnos por un conector universal. Si bien el CCS fue popular en Estados Unidos durante la mayor parte de la década de 2010, General Motors, Rivian, Volvo y Ford han anunciado que sus vehículos eléctricos dejarán de utilizar el diseño del conector CCS y, en su lugar, cambiarán al enchufe NACS diseñado por Tesla en los nuevos modelos a partir de 2010. en 2025. Es una medida que tiene sentido: la CCS no tiene características reales a su favor y la NACS no tiene desventajas reales. NACS es más delgado, gracias a su diseño de hoja limpia que no fue influenciado por el enchufe J1772 (como lo fue el diseño CCS), tiene una capacidad teórica más alta que CCS y, lo más importante, es la interfaz nativa para los altamente- Considerada red Tesla Supercharger.

En realidad, CCS sólo se afianzó porque era el único estándar ampliamente utilizado que era de código abierto; Ahora que NACS obtiene la certificación SAE como conector EV estándar de la industria, el último obstáculo para la adopción masiva ha quedado atrás. La pregunta es simplemente si otros fabricantes se unen; si no, todos seguiremos cargando adaptadores de enchufe en nuestros pantalones durante las próximas décadas.

Victoria Scott es una escritora, fotógrafa, autora y madre gata independiente que vive en el medio de la nada, Idaho. Es una experta líder de la industria en averías catastróficas de sus vehículos mientras circulan fuera de la carretera. Su momento de mayor orgullo al volante fue completar la Misión 34 en Gran Turismo.

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