Las estaciones de recarga se alimentan generalmente en media tensión (MT) (15-20kV) ya que las distribuidoras solo suministran potencias elevadas en MT. Los cargadores en cambio trabajan, tal como comenta Tio Phill, en baja tensión (BT) AC Trifásica 400V entre fases. El centro de transformación se encarga convertir de MT a BT.
Pero los cargadores de alta potencia en un vehículo eléctrico funcionan suministrando corriente continua (DC), por lo que la estación de carga precisa de la electrónica de conversión (rectificación) de la corriente alterna trifásica (AC) a corriente continua (DC) con el voltaje que use la batería del vehículo para la carga. Este voltaje depende de la batería del vehículo y del estado de carga de la misma (en los tesla entre 350-400V según el estado de carga, siendo siempre superior al voltaje total de las celdas)
Por tanto, a la pregunta de cómo funcionan los cargadores, empecemos con los Superchargers de Tesla.
Tesla utiliza una arquitectura modular, separando los equipos de potencia (Power Cabinet) del dispensador (punto de carga). A lado del centro de transformación puedes ver unos armarios blancos bastante grandes, estos son los armarios de integran la electrónica de potencia que realiza la rectificación AC/DC.
Superchargers V2
Los Superchargers (SuC) V2, son los primeros que se instalaron en España y se distinguen fácilmente por que tiene doble manguera (la propietaria de los primeros Tesla S/X y la CCS que ya usaba el Model 3). Los armarios de potencia (Power Cabinet) ofrecen una potencia máxima de 150 kW (originalmente eran 120kW pero Tesla actualizo la mayoría de ellos por software forzado la electrónica, aunque alguno queda todavía de 120kW por limitaciones de la acometida)
Cada armario tiene conectados dos dispensadores (cargadores) por lo que la potencia de 150kW se reparte entre ambos cuando hay dos vehículos conectados. En este sistema, los cargadores están agrupados en pares (por ejemplo, 1A y 1B), y ambos dispensadores comparten la misma fuente de energía. Si un vehículo está solo en el par, puede aprovechar toda la potencia (hasta 150 kW). Pero si otro coche se conecta al segundo dispensador del mismo par mientras el primero está cargando, ambos deben compartir esa potencia, lo que reduce la velocidad de carga, especialmente si ambos vehículos están en una fase de alta demanda energética. Esta configuración a menudo obligaba a los usuarios a elegir inteligentemente los postes para evitar compartir la carga.
Estos cargadores están siendo sustituidos actualmente por los v4
Superchargers V3
En los Superchargers (SuC) V3 (blanco/rojo con una sola manguera), cada poste puede entregar hasta 250 kW de potencia de carga (625A), siempre que el armario de potencia (Power Cabinet) al que esté conectado sea capaz de suministrarla. Cada armario V3 alimenta típicamente 4 dispensadores y tiene una potencia máxima de 375 kW. Además, los armarios V3 están interconectados mediante un bus de corriente continua (DC bus) que permite a un armario recibir o enviar hasta 375 kW adicionales desde o hacia otros armarios del sitio. Esto implica que, en teoría, un armario podría abastecer hasta 750 kW si otros armarios tienen baja demanda.
Esto hace que ya no sea necesario estar viendo si hay conectados otros vehículos al lado como en los cargadores v2 para conseguir la máxima potencia.
No obstante, si todos los puestos de una estación están ocupados y todos los vehículos requieren simultáneamente la máxima potencia de carga, la capacidad total se reparte entre todos ellos, resultando en una media de potencia entregada de aproximadamente 94 kW por vehículo. Sin embargo, en la práctica, esto rara vez ocurre porque las curvas de carga de las baterías caen rápidamente: un coche puede empezar cargando a 250 kW pero después de unos minutos su demanda baja. Esto permite que los armarios redistribuyan la potencia de forma dinámica y eficiente, creando la percepción de que todos los vehículos están cargando a alta potencia todo el tiempo.
El problema se produce con estaciones pequeñas con solo 4 puestos y un solo armario de potencia, aquí no hay más armarios que puedan compensar potencia a través del bus DC y la probabilidad que todos los puestos demanden la máxima potencia es mucho mayor.
Por tanto cuanto más grande es una estación, mayor probabilidad de disponer la potencia necesaria entre los distintos armarios de potencia a través del bus DC para obtener la máxima potencia en cada punto de recarga.
Superchargers V4
Realmente habría que llamarlo 3.5 ya que en Europa solamente se están instalado los dispensadores v4 pero los armarios de potencia siguen siendo los mismos v3.
Los dispensadores son los negro/blancos con un cable más largo, TPV y permiten trabajar con potencias y voltajes mayores (800V) aunque esto solo es posible si se actualizan los armarios de potencia.
Por tanto actualmente actúan igual que un v3 con potencias máximas de 250kW con y la misma distribución de potencia entre los armarios a través del bus DC, con la ventaja de disponer de un cable más largo que favorece la carga de no-teslas al no ocupar dos plazas.
En USA ya hay instalados algunos armarios de potencia (Power Cabinet) V4 que suministran hasta 1.2MW de potencia alimentando hasta 8 dispensadores. Pueden soportar hasta 500kW por toma y voltajes hasta 1000V.
Nota:
Actualmente en Europa Tesla no usa baterías en las estaciones de recarga ni como respaldo ni como ‘boost’ para aumentar la potencia de la estación. Si que existen cargadores que integran baterías y estaciones con cargadores estándar que incluyen una batería para aumentar la potencia disponible
