Importancia de la fase Cv para los operadores de puntos de recarga

Todos los que han cargado un vehículo eléctrico en una estación de carga rápida conocen el problema...

El primer 80% es extremadamente rápido y el 20% restante parece tardar una eternidad. Además, la afirmación típica de un fabricante de automóviles de que puedes cargar el 50% de tu vehículo en menos de 30 minutos es engañosa. Estrictamente hablando, puede que sea exacto, pero el segundo 50% tardará mucho más.

Pero, ¿por qué?

La respuesta simple es: debido a la fase de voltaje constante (fase CV).

Pero tal vez hayas notado que los autos Tesla parecen tener menos problemas con estos problemas que otros fabricantes. ¿Es verdad? ¿Por qué está haciendo Tesla para evitar este problema?

En este artículo, queremos ofrecerle una descripción general sencilla y una explicación técnica de este fenómeno. Hablaremos de cómo funcionan las baterías y algunos componentes electrónicos y de cómo entender la fase del CV puede ayudarnos a cargar los vehículos eléctricos de forma más inteligente. Más información sobre la optimización informe sobre la infraestructura de carga de vehículos eléctricos en nuestro informe de flota.

¿Qué es el estado de carga (SoC)?

Antes de sumergirnos en la física, definamos rápidamente el término SoC. El estado de carga es uno de los términos más utilizados cuando se describe la carga de vehículos eléctricos.

Cuando hablamos de un SoC del 80%, queremos decir que la batería del vehículo ha recibido el 80% de su capacidad total. Por ejemplo, 80 kWh de un total de 100 kWh que puede almacenar una batería.

A menudo leerás que la fase de CV comienza con un SoC del 80%. Sin embargo, eso no es del todo cierto. Depende de los componentes eléctricos, la batería y otros factores. Pero el 80% es un promedio bastante bueno.

¿Qué es un condensador y por qué es importante?

Un vehículo tiene una gran batería que almacena energía. Una batería funciona de manera similar a un condensador. Incluso la definición suena como una batería: un condensador es un componente electrónico que almacena carga eléctrica.

Más precisamente, cuando se usa un condensador en un circuito eléctrico, los electrones se «almacenan» en un lado del condensador. Estos electrones no pueden pasar a través del condensador. Llamemos a esto la «fase de carga».

Una vez que desconectas el condensador de la fuente de energía y lo conectas a un dispositivo eléctrico, como una bombilla, los electrones fluyen lentamente de un lado al otro.

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¿Cómo funciona la fase CV en los condensadores?

El condensador tarda un cierto tiempo en almacenar la cantidad máxima de electrones durante la fase de carga. Digamos 10 segundos. Este tiempo depende de muchos factores, como el tamaño del condensador.

Ahora, el punto crítico:

• Si medimos la tensión al principio del proceso de carga, mostrará cero voltios (0 V).
• Al final del tiempo de carga (cuando el condensador esté completamente cargado), la tensión alcanzará su máximo. Digamos 1 voltio, por ejemplo.
• Entre el inicio y el final de la etapa de carga, la tensión aumenta a lo largo de una curva, como se muestra a continuación.
  

Vemos que el voltaje permanece casi constante durante la última fase. Esta es la fase de voltaje constante (CV). Cuando el voltaje permanece casi constante, es «difícil» almacenar más electrones. Por lo tanto, el proceso de carga se ralentiza de inmediato.

¿Cómo funciona una batería?

Las baterías y los condensadores son similares, ya que ambos pueden almacenar y liberar energía. Sin embargo, las baterías pueden conservar la energía cuando se desconectan. Esto hace que sus posibles aplicaciones sean diferentes.

La única razón por la que comparamos baterías y condensadores es que ambos comparten la característica de fase CV.

A diferencia de los condensadores, las baterías almacenan energía en forma química. La unidad química, llamada celda, contiene tres partes principales: un terminal positivo llamado cátodo, un terminal negativo, llamado ánodo, y el electrolito.

Este ánodo y cátodo también existen en los condensadores y tienen una funcionalidad similar. En consecuencia, vemos un efecto similar. Hacia el final del proceso de carga, el voltaje de la batería permanece casi constante. Este voltaje constante reduce la velocidad de carga (fase CV). La batería se carga mucho más lentamente hacia el final que al principio.

(Nota importante: Las baterías de los vehículos eléctricos siempre necesitan corriente continua.)

¿Por qué la fase CV es un factor importante para cargar vehículos eléctricos?

Bueno, antes que nada, es fundamental saber que el hecho de que el primer SoC al 80% tardara solo 30 minutos, no significa que puedas salir con el SoC al 100% en 7 minutos más. Definitivamente llevará más tiempo.

Para los conductores, es importante planificar este tiempo durante los viajes de larga distancia o incluso considerar no cobrar el 100% de una sola vez. En su lugar, planifica una segunda parada cuando la batería esté por debajo del 50%.

Si opera varios vehículos, como vehículos de flota, hay que prestar aún más atención a esto, ya que tiene implicaciones más importantes a la hora de cargar varios vehículos.

He aquí un ejemplo sencillo: un cargador de 100 kW no cargará una batería de vehículo de 100 kWh en 1 hora. Lo más probable es que tarde 1,5 horas. Hemos explicado cómo hacer frente a la recarga de vehículos eléctricos de flota en un artículo anterior.

¿Cómo ayuda entender la fase CV a la carga de los vehículos eléctricos?

Una vez que comprenda cómo funciona la fase de CV, puede utilizarla en su beneficio.

Estas son tres maneras de asegurarse de obtener los beneficios:

Investigue sobre vehículos y fabricantes

Algunos fabricantes han probado el efecto de la fase CV más que otros. Muchos han optimizado las celdas de sus baterías para reducir los efectos de la fase CV o simplemente han sobreequipado el vehículo con más baterías sin decírselo. ¿Por qué importa eso? Si su vehículo tiene 100 kWh en sus especificaciones, pero la batería es de 120 kWh, casi nunca sentirá la fase de CV. Las celdas de la batería simplemente no se cargan al 100%. Es un método caro, pero funciona bien.

Planifica correctamente tu equipo de carga

Ahora que conoces un Cargador rápido DC nunca se cargará a plena potencia durante todo el proceso de carga, puedes planificarlo en consecuencia. Puedes instalar más estaciones de carga, ya que es probable que los vehículos bloqueen los cargadores durante la fase de recarga. Si, además, utilizas software de carga inteligente para vehículos eléctricos, puedes gestionar activamente la energía entre los puntos de recarga y aprovecharla.

Utilice cargadores lentos siempre que sea posible

Como la mayoría de las baterías para vehículos eléctricos están diseñadas para cargarse lenta y rápidamente, es probable que notes mucho menos la fase CV cuando se cargan lentamente. ¿Por qué? A medida que reduzcas la potencia, la duración de la carga aumentará de principio a fin y seguirás teniendo una fase de CV, pero normalmente es mucho más corta. Otra ventaja es que cargadores de corriente alterna lentos son más asequibles, por lo que puede instalar muchos más en el mismo sitio.

Resumen

Cuando se cargan las baterías de los vehículos eléctricos a su capacidad total, aproximadamente el último 20% es mucho más lento que el primer 80% debido a la fase de voltaje constante (CV).

Esto puede causar problemas, especialmente para los conductores o los administradores de flotas.

Para solucionar el problema de la fase CV, puedes combinar las estaciones de carga con software de carga inteligente para supervisar y controlar los distintos puntos de recarga.

Lea más sobre EV y CPO aquí: 3 desafíos clave de la carga gestionada para vehículos eléctricos y cómo resolverlos