BMW Group está trabajando, junto con socios industriales de renombre, en nuevas soluciones para la carga rápida de las baterías de los coches eléctricos. El proyecto de investigación «FastCharge» ya ha inaugurado el prototipo de una estación de carga en Jettingen-Scheppach, donde los vehículos debidamente equipados pueden cargarse con una potencia de hasta 450 kW.
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Esta potencia de carga corresponde a entre tres y nueve veces la de las actuales estaciones de carga rápida de corriente continua. Con FastCharge, es posible «llenarse» de electricidad suficiente para unos 100 kilómetros de autonomía eléctrica en sólo 3 minutos. Incluso un proceso de carga mayor, del 10% al 80%, se completa en unos 15 minutos. La estación de carga utiliza el sistema de carga combinada CCS en la variante de tipo 2 utilizada habitualmente en Europa.
Detrás del proyecto de investigación FastCharge hay un consorcio industrial liderado por el Grupo BMW que está investigando los requisitos previos para la recarga ultrarrápida del futuro. También participan en FastCharge Porsche AG, Siemens AG, Allego GmbH y Phoenix Contact E-Mobility GmbH. El Ministerio Federal de Transporte e Infraestructuras Digitales financia el proyecto con 7,8 millones de euros.
Las empresas implicadas comentan así la compleja tecnología que hay detrás de FastCharge:
La base es una infraestructura de carga de alto rendimiento. El sistema de alimentación de Siemens utilizado en el proyecto permite probar los límites de la capacidad de carga rápida de las baterías de los vehículos. Ya puede funcionar con tensiones más altas, de hasta 920 voltios, como se espera en los futuros vehículos eléctricos. Tanto la electrónica de alto rendimiento de los puertos de carga como la interfaz de comunicación con los vehículos eléctricos se han integrado en el sistema. Este controlador de carga garantiza el ajuste automático de la potencia a suministrar, de modo que puedan cargarse distintos coches eléctricos con una sola infraestructura. La arquitectura flexible y modular del sistema también permite cargar varios vehículos simultáneamente. Gracias a la carga con amperajes y voltajes elevados, permite una gran variedad de aplicaciones diferentes, como soluciones de carga de flotas o, como en este caso, la carga a lo largo de autopistas. Para la conexión a la red eléctrica pública de Jettingen-Scheppach, en el proyecto se realizó un contenedor de carga con dos conexiones de carga: Una conexión tiene una capacidad de carga sin precedentes de 450 kW como máximo, la segunda emite hasta 175 kW. Ambos puntos de carga pueden utilizarse ahora gratuitamente con todos los vehículos aptos para CCS.
Los prototipos de postes de carga presentados ahora por Allego utilizan los enchufes de carga del probado Sistema de Carga Combinada (CCS) en la variante de Tipo 2 para Europa. Este estándar de carga ya ha demostrado su eficacia en un gran número de vehículos electrificados y está muy extendido en muchas partes del mundo.
Para cumplir los requisitos que surgen durante la carga rápida con una potencia especialmente alta, se utilizan cables de carga HPC (High Power Charging) refrigerados de Phoenix Contact, que son totalmente compatibles con CCS. Como fluido refrigerante se utiliza una mezcla de agua y glicol respetuosa con el medio ambiente, que permite que el circuito de refrigeración sea semiabierto. Como resultado, el mantenimiento es comparativamente fácil en contraste con los sistemas herméticamente sellados que funcionan con aceite, por ejemplo, cuando se rellena el refrigerante.
Uno de los retos era no apretar las mangueras de refrigeración situadas en la línea de carga al conectarlas al poste de carga, como ocurriría con un prensaestopas convencional. En este caso, el flujo de refrigeración y, por tanto, el rendimiento de refrigeración se verían perjudicados. Phoenix Contact solucionó este problema con un pasacables especialmente desarrollado con interfaces definidas para la transmisión de corriente, la comunicación y la refrigeración, así como con una descarga de tracción integrada.
Dependiendo del modelo de vehículo, la nueva estación de carga ultrarrápida puede utilizarse para vehículos con sistemas de baterías de 400 V y 800 V. Su potencia de carga se ajusta automáticamente a la potencia de carga máxima permitida del vehículo. El ahorro de tiempo que puede lograrse mediante mayores capacidades de carga puede ilustrarse utilizando como ejemplo el vehículo de investigación BMW i3. Para un proceso de carga del 10-80 % de SOC de la batería de alto voltaje con 57 kWh de capacidad neta, sólo se necesitan 15 minutos. Esto puede lograrse en el vehículo mediante la unidad de almacenamiento de alto voltaje especialmente desarrollada en combinación con una estrategia de carga inteligente. Esto incluye, entre otras cosas, el preacondicionamiento preciso de la temperatura del acumulador al inicio de la carga, la gestión de la temperatura durante el proceso de carga y un perfil perfectamente coordinado de la potencia de carga a lo largo del tiempo. El proceso de carga se lleva a cabo a través de una novedosa red multivoltaje de a bordo con convertidor CC/CC de alto voltaje (HV-DC/CC), que transforma la tensión de entrada de 800 V requerida del poste de carga en la tensión de sistema inferior de 400 V del vehículo de investigación BMW i3. El HV-DC/DC también permite que el vehículo se llene de electricidad en todas las estaciones de carga antiguas y futuras de forma compatible con versiones anteriores. La comunicación segura entre el vehículo y la estación de carga es crucial para un funcionamiento fiable. Por este motivo, también se están investigando temas de normalización para la interoperabilidad y se están llevando a los comités de normalización.
El vehículo de investigación de Porsche, con una capacidad neta de batería de aproximadamente 90 kWh, alcanza una potencia de carga de más de 400 kW, lo que permite tiempos de carga de menos de 3 minutos para los primeros 100 km de autonomía.