CARGA RÁPIDA PARA VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
La electromovilidad sin restricciones es el objetivo al comprar un vehículo eléctrico: movilidad y flexibilidad garantizadas mediante la carga rápida de CC y su dependencia no deseada del sistema de carga y el equipamiento del punto de carga.
¿Pero qué significa la carga rápida y qué tan seguro es para el usuario?
La carga con corriente continua siempre requiere una conexión entre el vehículo eléctrico y el punto de carga a través de un cable de carga conectado permanentemente. La carga por cable de vehículos eléctricos (EV), también conocida como carga conductiva, es posible en varios modos de carga que se definen en el sistema estándar DIN EN 61851-1 (VDE 0122-1). El modo de carga 4 está especificado para cargar con corriente continua (carga CC) en estaciones de carga instaladas de forma permanente. Esta infraestructura especial de carga de CC garantiza altos niveles de seguridad eléctrica, así como protección contra sobrecargas para la instalación, p. protección contra incendios Se proporciona una mayor protección contra el contacto y la manipulación bloqueando la conexión del enchufe de carga durante el proceso de carga.
La comunicación y el control del proceso de carga se manejan mediante una interfaz de comunicación especial.
La interfaz entre el vehículo y el punto de carga es un criterio decisivo para el uso seguro y cómodo de la infraestructura de carga.
VARIOS ESTÁNDARES PARA CARGA RÁPIDA
Todavía hay muchos enchufes de carga y variantes de acoplamiento diferentes e incompatibles entre sí en el mercado hoy en día. Cinco estándares de carga rápida se han establecido en todo el mundo:
- CCS (Combo 2): sistema de carga combinado, principalmente en Europa y EE. UU.
- CCS (Combo 1): sistema de carga combinado monofásico, principalmente en los EE. UU.
- CHAdeMO: estándar «CHArge DE MOve», principalmente en Japón
- Supercargador Tesla
- Estándar GB/T, principalmente en China
En Alemania se utilizan principalmente 3 sistemas de carga rápida de CC, a saber, CCS (Combo 2), CHAdeMo y Tesla Supercharger.
CCS (Combo 2)
El sistema de carga combinado (CCS) es un sistema de carga universal abierto para vehículos eléctricos basado en estándares internacionales para equipos de carga, incluidos IEC 61851-1, el anexo CC de IEC 61851-23 e IEC 61851-24.
Los estándares para los conectores enchufables de carga se definen de acuerdo con IEC 62196 (solo configuraciones EE y EF). La conexión CCS en el lado del vehículo combina la carga con corriente alterna trifásica y una opción para la carga rápida de CC.
El sistema CCS incluye los enchufes así como las funciones de control y comunicación entre el VE y la infraestructura.
La comunicación extendida destinada a la carga de CC con el sistema CCS se basa en DIN SPEC 70121 o ISO 15118. La segu ridad eléctrica en el lado del vehículo se especifica en ISO 17409.
CHAdeMO
CHAdeMO es un sistema de enchufe desarrollado en Japón para cargar coches eléctricos e híbridos enchufables. CHAdeMO es un acrónimo de “CHArge de MOve”, equivalente a “charge for motion”, y es un juego de palabras que sugiere “O cha demo ikaga desuka”, que significa “tomemos una taza de té mientras cargamos” en japonés.
CHAdeMO fue el primer enchufe en establecerse como estándar para cargar vehículos eléctricos con corriente continua. Las marcas de automóviles que utilizan este enchufe como equipo estándar incluyen Toyota, Kia, Mitsubishi y Nissan. Tesla ofrece un adaptador para varios de sus modelos para conexión a estaciones de carga CHAdeMO.
La estación de carga es un sistema eléctrico estacionario que puede ser operado por personas no profesionales en lugares accesibles al público y de uso comercial y debe probarse de acuerdo con las normas. Las pruebas (pruebas iniciales) para el correcto funcionamiento y la seguridad eléctrica las realiza un electricista calificado. El inspector debe poseer conocimientos básicos sobre la evaluación de los valores medidos y las pruebas para los sistemas de carga rápida de CC.
El contenido de la prueba y los intervalos de prueba se basan en normas como, entre otras, DIN EN 61851-1/22/23/24 (VDE 0122-1/2-2/2-3/2-4), ISO 15118-1, DIN SPEC 70121, IEC 60364-6 / DIN VDE 0100-600 y EN 50110-1 / DIN VDE 0105-100, así como instrucciones de instalación y del fabricante y, según el lugar y el tipo de instalación
de uso, requisitos legales.
La Ley alemana de salud y seguridad en el trabajo, la Ordenanza sobre seguridad y salud en el trabajo, las directrices de la ZVEH y las normas de prevención de accidentes de las asociaciones comerciales proporcionan más información.
¿Por qué se realizan las pruebas?
Según el artículo 2 (2) de la ley constitucional alemana, toda persona tiene derecho a la vida ya la integridad física. Durante el proceso de carga, el usuario entra en contacto directo con el equipo de la estación de carga. Por lo tanto, los requisitos de seguridad deben cumplirse en condiciones normales (incluidas diversas condiciones climáticas), con especial consideración de errores previsibles del usuario y mal uso en caso de accidentes y vandalismo.
La prueba determina el estado real momentáneo y lo compara o lo evalúa en relación con el estado objetivo. En caso de desviaciones fuera de los límites de tolerancia especificados, se realizan reparaciones y se repiten las pruebas.
Además de la legislación y los intereses del cliente, ahora también prevalece un gran interés comercial por parte de las empresas de prueba porque, según la Agencia Federal Alemana de Redes, 6493 puntos de carga rápida se han registrado oficialmente en Alemania a partir del 7 de enero de 2021 además a los 38.876 puntos de recarga públicos normales.
Selección correcta de instrumentos de medición y prueba
La seguridad del inspector, es decir, el electricista, es de suma importancia durante las pruebas. Por lo tanto, la selección correcta de los instrumentos de medición y prueba adecuados es especialmente importante. Deben cumplir con los estándares aplicables del fabricante y del equipo. En particular, los procedimientos de prueba individuales deben cumplir con las normas. La norma correspondiente es DIN EN 61557 (VDE 0413), Seguridad eléctrica en sistemas de distribución de baja tensión hasta 1000 V AC y 1500 V DC – Equipos para probar, medir o monitorear medidas de protección. La categoría de medición correcta también es de suma importancia. La categoría de medición especifica el rango de aplicaciones admisible para instrumentos de medición y prueba para equipos y sistemas operativos eléctricos en sistemas de baja tensión. La asignación a una categoría de medición se determina de acuerdo con IEC 61010-1 (Requisitos de seguridad para equipos eléctricos de medición, control y uso en laboratorio).
Prueba de puntos de carga de CC con PROFiTEST H+E XTRA C
La prueba de puntos de carga de CC de acuerdo con las normas incluye todas las medidas para verificar el cumplimiento del sistema eléctrico y el proceso de comunicación con los requisitos especificados.
Esto incluye inspección visual, prueba y medición, así como la preparación de un informe de prueba.
Inspección visual
La inspección visual de la estación de carga rápida de CC se realiza de acuerdo con especificaciones predefinidas antes de la prueba funcional de, entre otras cosas, las funciones de comunicación. A este respecto, debe tenerse en cuenta que la estación de carga es un sistema eléctrico estacionario que puede ser operado por un profano. La inspección visual debe documentarse y puede complementarse con imágenes relevantes.
Prueba funcional de comunicación DC-CCS (según ISO 15118-1 / DIN SPEC 70121)
Es importante cumplir con todas las instrucciones de seguridad requeridas al probar el proceso de comunicación. La unidad de diagnóstico PROFiTEST H+E XTRA C debe conectarse al punto de carga de CC y debe preseleccionarse la norma o serie de normas correspondiente, a saber, ISO 15118-1 o DIN SPEC 70121. Una vez iniciada, la autenticación es realizada a través de la línea directa telefónica, pago en efectivo, tarjeta de efectivo, tarjeta de débito, tarjeta RFID, dispositivo NFC, SMS de teléfono celular, aplicación de teléfono inteligente, Internet, plug & charge u otra opción disponible. El probador de diagnóstico simula un EV con carga de CC y fuente de CC. Durante la prueba, se muestran los siguientes pasos del procedimiento de prueba junto con la información relacionada.
Si los resultados están bien, se pueden hacer las siguientes afirmaciones:
- La carga durante ChargeLoop (proceso de carga) fue superior a 3 A.
- La estación de carga funciona y, en principio, el EV puede recibir corriente.
- La comunicación según ISO 15118-1 / DIN SPEC 70121 es correcta.
Pruebas Funcionales de Comunicación CHAdeMo
Durante la prueba, se muestran los siguientes pasos del procedimiento de prueba junto con la información relacionada. Aquí también, es importante asegurarse de que se cumplan todas las instrucciones de seguridad aplicables al probar la comunicación. La unidad de diagnóstico PROFiTEST H+E XTRA C debe conectarse al punto de carga CHAdeMO DC. Una vez iniciada, la autenticación se realiza a través de la línea telefónica directa, pago en efectivo, tarjeta de efectivo, tarjeta de débito, tarjeta RFID, dispositivo NFC, SMS de teléfono celular, aplicación para teléfono inteligente, Internet, plug & charge u otra opción disponible. El probador de diagnóstico simula un EV con carga de CC y fuente de CC.
Si los resultados están bien, se pueden hacer las siguientes afirmaciones:
- La carga de CC en el estado E2 (cargando) fue superior a 3 A.
- La estación de carga funciona y, en principio, el EV puede recibir corriente.
- La comunicación es correcta según las versiones 0.9.1, 1.0.0., 1.0.1 y 1.1.
Pruebas de seguridad eléctrica conforme a las normas en el punto de carga de CC
Las pruebas de seguridad eléctrica se realizan con PROFITEST H+E XTRA o PROFITEST H+E XTRA C en combinación con PROFITEST PRIME. Las pruebas deben ser realizadas por un electricista calificado con instrumentos de medición que cumplan con los estándares.
- Medida de la continuidad del conductor de protección de baja resistencia
- Medida de resistencia de bucle entre DC+ y DCn
- Pruebas de monitoreo de aislamiento en el sistema CCS
- Medición de la resistencia de aislamiento
- Medida de tensión residual
- Medición de corriente táctil
- Prueba del dispositivo de corriente residual
La característica especial de las pruebas realizadas en puntos de carga de CC es que la mayoría de las mediciones y pruebas solo deben realizarse cuando la carga está conectada a la fuente (medición de bucle, entre otras).
Entre otras, se deben tener en cuenta las siguientes normas del campo de la instalación eléctrica y de protección contra descargas eléctricas:
- DIN EN 61140 (VDE 0140-1; 2016-11, Protección contra descargas eléctricas – Aspectos comunes para instalación y equipamiento)
- DIN IEC/TS 60479-1 (VDE 0140-479-1; 2007-05, Efectos de la corriente en los seres humanos y el ganado – Parte 1: Aspectos generales)
- IEC 60364-5-54 (DIN VDE 0100-540; 2012-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 5-54: Selección y montaje de equipos eléctricos – Disposiciones de puesta a tierra y conductores de protección)
- IEC 60364-4-41 (DIN VDE 0100-410; 2018-10, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 4-41: Protección para la seguridad – Protección contra descargas eléctricas)
- IEC 60364-5-53 (DIN VDE 0100-530; 2018-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 5-53: Selección y montaje de equipos eléctricos – Aparamenta y equipo de control)
- IEC 60364-7-722 (DIN VDE 0100-722; 2019-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 7-722: Requisitos para instalaciones o ubicaciones especiales – Suministro de vehículos eléctricos)
- IEC 60364-6 (DIN VDE 0100-600; 2017-06, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Parte 6: Verificación)
- EN 50110 (DIN VDE 0105-100; 2015-10, Operación de instalaciones eléctricas – Parte 100: Requisitos generales)
- IEC 60364-6 (DIN VDE 0105-100/A1; 2017-06, Operación de instalaciones eléctricas – Parte 100: Requisitos generales; Enmienda A1: Verificación periódica)
Medida de Continuidad de Conductor de Protección de Baja Resistencia en el Sistema CCS con 200 mA
De acuerdo con IEC 60364-6/DIN VDE 0100-600, debe probarse la continuidad de los conductores de protección (incluido el conductor de conexión equipotencial a través de la barra colectora de puesta a tierra principal y el conductor de conexión equipotencial adicional) y los conductores activos en circuitos de anillo finales.
Método de medición: la continuidad de los conductores se determina mediante una corriente de prueba constante y una caída de voltaje en el dispositivo bajo prueba.
La medición se realiza entre PE en el sistema de enchufe del punto de carga de CC y el conductor de protección en el sistema eléctrico aguas arriba.
Es bueno saber:
- Si se utiliza tensión continua como tensión de prueba, DIN EN 61557-4 especifica el rendimiento de la medición con inversión de polaridad. Por lo tanto, la medición debe realizarse con inversión de polaridad (automática) de la tensión de medición o con el flujo de corriente en una dirección (+ polo a PE) y luego en la otra (- polo a PE).
- Las resistencias que no muestran un valor estable hasta después de un «período de asentamiento» no deben medirse con inversión automática de polaridad, sino una tras otra con polaridad positiva y negativa.
- Ejemplos de resistencias cuyos valores pueden cambiar durante la medición incluyen:
- Resistencia de la lámpara con valores cambiantes causados por el calentamiento debido a la corriente de medición
- Resistencias con una gran componente inductiva
- Resistencia de contacto
- Reactancias de línea
Determinación del valor límite
El valor límite se calcula a partir de la resistencia del conductor y la resistencia de contacto (ver DIN VDE 0100-600:2017-06, apéndice A.A, tabla A1).
Medida de Continuidad del Conductor de Protección de Baja Resistencia en el Sistema CCS con 25 A
Debido al alto amperaje de la corriente de prueba utilizada, este tipo de medición es adecuado sobre todo para la prueba de continuidad precisa de sistemas de conductores de protección especialmente de baja resistencia, es decir, en el caso de secciones transversales grandes y/o longitudes de cable cortas. En este caso, la continuidad de los sistemas de conductores de protección se determina alimentando una corriente de prueba con la frecuencia de la línea y midiendo la caída de tensión resultante.
Aquí también, la prueba se realiza en el sistema de enchufe Combo 2 (entrada de medición PE en el PROFiTEST H+E XTRA C) y en un punto de medición PE en la estación de carga o transformadora.
Es bueno saber:
Debido al alto amperaje de la corriente de prueba, las secciones transversales pequeñas pueden provocar un calentamiento no deseado o daños en determinadas circunstancias.
