1. SAE J1772 y CCS1
SAE J1772 se lanzó en 1996, adoptando un conector de 5 pines compatible con carga de 120 V/240 V CA con una potencia máxima de aproximadamente 19 kW. CCS1 añade dos terminales de CC al diseño J1772, formando una estructura dividida verticalmente. El lado de CC admite hasta 1000 V/400 A, con un límite de potencia de aproximadamente 350 kW. Muchos de los primeros modelos de General Motors, Ford y otros fabricantes de automóviles adoptaron este estándar.
Los elementos centrales del estándar SAE J1772 se pueden resumir en "una interfaz, dos niveles de potencia, cinco pines, protocolo de enlace completo y múltiples protecciones".
- Una interfaz:
Define la interfaz física del conector entre vehículos eléctricos y cargadores en Norteamérica, denominada "Tipo 1" o "enchufe J". También constituye la base de la entrada de carga rápida de CC CCS1 (Combo).
- Dos niveles de potencia:
La carga de CA se divide en Nivel 1 y Nivel 2.
– El Nivel 1 utiliza electricidad doméstica monofásica de 120 V a 12-16 A, con una potencia de 1,4-1,9 kW, ideal para la carga nocturna en casa.
– El Nivel 2 utiliza electricidad monofásica de 240 V, hasta 80 A, con una potencia máxima de 19,2 kW para carga residencial o pública.
- Cinco pines:
El conector incluye cinco pines: L1 (línea), N (neutro), PE (tierra de protección), CP (piloto de control) y PP (piloto de proximidad). CP y PP permiten la comunicación PWM y la detección del conector, lo que garantiza que la alimentación se suministre solo tras una conexión segura y la negociación de parámetros.
- Protocolo de enlace completo:
Antes de la carga, la línea CP envía una señal PWM de 1 kHz cuyo ciclo de trabajo indica la corriente máxima disponible del cargador. El vehículo detecta el ciclo de trabajo y cierra el relé interno S2, tras lo cual el cargador pasa al estado C para suministrar energía. Si la señal se pierde o es anormal, el sistema se desconecta inmediatamente.
- Múltiples protecciones:
La norma incluye protección contra sobrecorriente, sobretemperatura, fugas, monitorización del aislamiento y contra conexiones incorrectas. El bloqueo mecánico y los microinterruptores evitan la desconexión en tensión y las desconexiones accidentales.
Gracias a estos cinco elementos, la norma SAE J1772 proporciona un marco de carga de CA unificado, seguro y escalable para vehículos eléctricos norteamericanos y sirve de base para la posterior interfaz Combo de carga rápida de CC: CCS1. Dado que la CCS1 es una extensión de la interfaz de CA SAE J1772 para la carga rápida de CC, a menudo se denomina "SAE J1772 Combo".
CCS1
Los aspectos principales de la CCS1 se pueden resumir en una interfaz, dos modos de carga, una estructura de 7 pines y comunicación unificada.
Basado en el diseño de CA J1772 de 5 pines, se añaden dos pines de CC de alta corriente (CC+ y CC–) a continuación, formando un conector Combo 1 de 7 pines. Cuando solo se utiliza la sección superior, funciona como un conector de CA J1772 con una potencia máxima de aproximadamente 7,4 kW. Con el conector completo, los dos pines inferiores proporcionan una carga rápida de CC de hasta 350 kW a 1000 V/500 A.
La comunicación y el control se basan en el pin CP (Control Pilot):
– La carga de CA utiliza PWM para el protocolo de enlace básico.
– La carga de CC utiliza PLC (Comunicación por Línea de Alimentación) sobre las mismas líneas CP-PE para implementar la comunicación avanzada ISO 15118, realizando negociación de parámetros, comprobaciones de aislamiento, monitorización de fallos y más.
PE proporciona protección de puesta a tierra, PP utiliza codificación de resistencias para detectar el estado de la conexión y los límites de corriente del cable, y los bloqueos mecánicos y los microinterruptores evitan la desconexión en tensión, garantizando así la seguridad.
En resumen, el CCS1 utiliza una interfaz Combo para admitir la carga de CA y CC. Con la entrada J1772 como base, una estructura de 7 pines y comunicación unificada CP-PLC, forma un ecosistema de carga rápida de hasta 350 kW en América del Norte.
2. NACS / SAE J3400
NACS fue originalmente el conector patentado de Tesla. En 2022,
Tesla abrió el estándar y lo denominó NACS, y en 2024 fue adoptado por SAE como el estándar recomendado SAE J3400. NACS utiliza un diseño ultrafino e integrado que combina CA y CC en un único conector compacto (aproximadamente la mitad del tamaño del CCS) y admite una carga rápida de CC de hasta 1000 kW.
Los elementos principales de SAE J3400 se pueden resumir en cinco puntos:
- Interfaz integrada:
Los contactos de CA y CC están integrados en un conector pequeño, a diferencia del diseño apilado del CCS1. El tamaño total es aproximadamente la mitad que el del CCS1 y es significativamente más ligero.
- Capacidad de potencia:
En modo CA, hasta 80 A / 500 V (~19 kW).
En modo CC, el hardware de producción en serie admite 500 A/1000 V (~500 kW), con margen de mejora estándar para actualizaciones de hasta 1 MW.
- Pines y comunicación:
CC positivo/negativo, CA línea/neutro, tierra, piloto de control (CP) y piloto de proximidad (PP) comparten una disposición de 5 conductores. La comunicación cumple con la norma ISO 15118/DIN 70121 y es compatible con la lógica de control CCS, lo que permite la reutilización de las ECU de vehículos existentes.
- Seguridad y certificación:
Cumple con las normas UL 2251, SAE J3400, IATF 16949 y otros requisitos de seguridad y calidad de Norteamérica. El conector incorpora detección de temperatura, bloqueo mecánico, protección antichoque (IP2XB) y sellado IP67.
- Mercado y ecosistema:
Desde la apertura de Tesla, fabricantes de automóviles como Ford, GM, Rivian, Volvo y Mercedes han anunciado la adopción de NACS nativo a partir de 2024-2025. Otros fabricantes de cargadores también han introducido conectores y módulos NACS con certificación UL/SAE, y las redes públicas de carga están implementando soluciones de conector o adaptador dual NACS+CCS.
3. Resumen
De la comparación anterior, se desprende que SAE J1772 y SAE J3400 comparten una progresión lógica de herencia y desarrollo. SAE J3400 se basa en la norma J1772 y la amplía, admitiendo tanto la carga de CA como la carga rápida de CC de alta potencia. Su corriente regulada máxima alcanza los 900 A y, al utilizar simultáneamente las vías de conducción del lado del vehículo y del conector, puede alcanzar hasta 1000 A. Además, introduce la tecnología V2G y cumple con los requisitos de energía de respaldo, ampliando considerablemente la funcionalidad en comparación con SAE J1772.
SAE J3400 admite la comunicación digital entre vehículos y equipos de carga, lo que permite un intercambio de información y una gestión de fallos más eficientes. Incorpora los requisitos mínimos de código de error utilizados por ChargeX Alliance en la carga rápida de CC, lo que mejora la inteligencia y la fiabilidad del sistema de carga.
Por lo tanto, el mercado norteamericano se encuentra actualmente en una etapa en la que CCS1 y NACS coexisten: CCS1 sigue en uso para algunos modelos que aún están a la venta, mientras que NACS (con mayor capacidad de potencia, menor tamaño y acceso a la extensa red de Supercargadores de Tesla) se está convirtiendo rápidamente en la corriente principal del futuro.
