David Ras
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El sistema eléctrico de alto voltaje del MINI Cooper SE F56 BEV
En este post hablaremos del MINI Cooper SE F56 eléctrico puro BEV (Battery Electric Vehicle). Primeros haremos un resumen de características principales y después hablaremos del sistema de alta tensión incluyendo la batería, el enchufe, el KLE, el LIM, el EVSE, la EME, la máquina eléctrica, la capacidad máxima de carga en mono y trifásica y, finalmente, el compresor del aire acondicionado y el calentador auxiliar.
El MINI Cooper SE F56 es el primer MINI 100% eléctrico que se comercializó. Tiene un único motor eléctrico IB1 delantero de 184 CV y una batería de alta tensión de iones de litio con una capacidad de 32,6 kWh brutos y 28,9 kWh netos o útiles, que proporcionan una autonomía de 230 km (WLTP), lo que lo hace ideal como coche urbano.
En este post utilizaremos los términos “alta tensión” y “alto voltaje” como sinónimos porque son lo mismo, y “sistema eléctrico de alta tensión o alto voltaje” para distinguirlo del “sistema eléctrico convencional de 12 V” de los coches de combustión.
Y si, el MINI SE Cooper eléctrico también incluye una batería de 12 V alojada bajo el capó delantero como es habitual en los vehículos de combustión.
Las primeras unidades se fabricaron en noviembre de 2019. En marzo de 2021 se empezó a fabricar un re-styling del modelo (o Facelift, LCI) y en enero de 2024 se fabricaron las últimas unidades.
Con volante a la izquierda (UE) se fabricó el modelo XP31 de noviembre de 2019 a febrero de 2021, y el 11DJ LCI de marzo de 2021 a enero de 2024.
Con volante a la derecha (Reino Unido, Irlanda, etc.) se fabricó el modelo XP32 de noviembre de 2019 a febrero de 2021, y el 12DJ LCI de marzo de 2021 a enero de 2024.
El MINI Cooper SE es más pesado que los demás MINI debido a la batería de alta tensión, que tiene una curiosa forma en “T”, pero que no ocupa espacio del habitáculo porque va alojada debajo del coche.
El enchufe para cargar se encuentra sobre la rueda derecha trasera, en el mismo sitio donde esta la boca del depósito de gasolina en los modelos de combustión.
En el enchufe se pueden conectar cables de carga con enchufe Tipo 2 “Mennekes” para cargar con corriente alterna o con enchufe tipo CCS2 para cargar con corriente continua (el CCS2 es una revisión y ampliación del Tipo 2 “Mennekes” a la cual se ha añadido en la parte inferior dos patillas para poderlo usar con Corriente Continua).
De serie se incluye el cable para conectarlo en un enchufe doméstico tipo Schuko a 2,3 kW (3,45 kW teóricos a 10 A). Para alcanzar el 100% de carga, el coche tarda unas 16h aprox.
*Foto de un cable doméstico de carga con EVSE. En el lado que se enchufa a la red de casa tiene un conector “doméstico” tipo Schuko. En el lado que se enchufa al coche tiene un conector tipo CCS2.
Opcionalmente se puede comprar un cable para carga trifásica, o un Wallbox para cargar hasta 11 kW.
También puede cargar en estaciones de carga públicas de corriente continua hasta 50 kW.
A 11 kW en alterna pasa del 10% al 80% de carga en 2:30h y al 100% de carga en 3:30h.
A 50 kW en continua pasa del 10% al 80% de carga en 35 minutos.
Sistema eléctrico de alta tensión
En un vehículo el sistema de alta tensión funciona con voltajes de más de 650 V de corriente continua (aunque en el MINI SE Cooper F56 funciona a 350 V aprox) y tiene que proporcionar grandes cantidades de energía eléctrica para el motor y otros componentes, como por ejemplo:
*Foto del sistema eléctrico de alta tensión del MINI Cooper SE F56. Se puede ver el enchufe de carga (1), la batería de alta tensión (2), la electrónica del motor eléctrico (EME, 3), el compresor del aire acondicionado y el refrigerante (4), la máquina otor eléctrico del coche (motor, 5), la transmisión (6), la electrónica de carga de conveniencia (KLE, 7), y el calentador auxiliar (8).
Batería de alta tensión con electrónica de gestión de baterías (SME)
La batería de alta tensión es donde se almacena la energía para mover el motor eléctrico del coche.
*Foto de la batería de alta tensión del MINI Cooper SE F56. Se puede ver la batería de alta tensión (1), la unidad de desgasificación (2), las Conexiones al sistema de alta tensión (3), la entrada y salida del refrigerante (4), y la conexión al control electrónico (EME, 5).
La batería de alta tensión consta de:
KLE: Electrónica de carga de conveniencia
El vehículo dispone de un equipo electrónico llamado “KLE Electrónica de Carga de Conveniencia” (Convenience Charging Electronics), que su función principal es transformar la corriente alterna de entrada en corriente continua para cargar la batería y gestionar todo el proceso de carga.
El nombre de “Electrónica de Carga de Conveniencia” (KLE) es un poco raro, aunque en alemán igual tiene más sentido. Yo le hubiera puesto un nombre parecido a “Gestor de Carga y Conversión” o “Electrónica de Carga y Transformación”.
En cualquier caso, el KLE es el equivalente a lo que en los BMWs se llama CCU o “Unidad de Carga Combinada” (Combined Charging Unit).
En la entrada del KLE hay una unidad de conmutación con varios relés y, conectado a ella 2 transformadores rectificadores.
Es una curiosa arquitectura, porque en la mayoría de BMWs los tres transformadores rectificadores estan dentro de la CCU (la equivalente al KLE). No sabemos porque lo han diseñado así, tal vez para ahorrar peso, para ahorrar costes, para evitar que todo el conjunto se caliente demasiado, para que esté mejor refrigerado, o todo a la vez.
*Foto version de la Unión Europea. En la foto se puede ver la electrónica de carga de conveniencia (KLE, 1), la salida a la electrónica de la máquina eléctrica (EME) cuando carga con Corriente Alterna trifásica (2. La versión americana no tiene esta salida), la entrada del enchufe de carga para cargar con Corriente Continua (3), la salida a la electrónica de la máquina eléctrica (EME) cuando carga con Corriente Continua (4), la conexión al sistema de 12 V del vehículo (5), la entrada del refrigerante (6), la salida del refrigerante (7), la conexión al sistema de 12 V del vehículo (8), y la entrada del enchufe de carga para cargar con Corriente Alterna (9).
Ambas versiones también pueden cargar con corriente continua hasta 50 kW en estaciones de carga públicas.
Cargando a 11 kW con los tres transformadores rectificadores puede cargar en unas 3:30 horas aprox.
Aunque la KLE tiene una eficiencia de más del 90%, cuando funciona a 11 ó 50 kW se calienta mucho, por lo que necesita ser refrigerada por el circuito de refrigeración del motor.
Carga con corriente alterna monofásica de hasta 7,4 kW
Como hemos comentado, tanta la versión europea como la americana del MINI F56 pueden cargar con corriente alterna monofásica hasta 7,4 kW.
El cargador que pueden utilizar es el “4U8 Cargador Rápido AC (Corriente Alterna)”.
*Foto del KLE europeo y americano. En su entrada (5) hay una unidad de conmutación con dos relés (S1 y S4) y, conectado a ella 2 transformadores rectificadores (1 y 2). Si la corriente alterna monofásica de entrada tiene una potencia inferior a 3,7 kW envia (S1) toda la corriente al primer transformador rectificador. Si es superior a 3,7 kW pero inferior a 7,4 kW la envía (S4) a los dos transformadores rectificadores.
En la foto se puede ver los transformador es rectificadores 1 y 2 (1 y 2, KLE), la salida hacia la batería de alta tensión (3), la entrada del enchufe de carga (4, conectado al cargador o Wallbox), la electrónica de carga de conveniencia (5, KLE).
Valores nominales
Carga con corriente alterna trifásica de hasta 11 kW
Como hemos comentado, solo la versión europea del MINI F56 puede cargar con corriente alterna monofásica hasta 11 kW.
El cargador que pueden utilizar es el “4U6 Cargador Rápido AC Multifase / AC charging Professional”.
*Foto del KLE (5) europeo. En su entrada hay una unidad de conmutación con varios relés (S1, S2, S3 y S4) y, conectados a ellos 2 transformadores rectificadores en el KLE y 1 en el EME. Si la corriente alterna de entrada es trifásica se activan los relés (S1, S2, S3) y se envia corriente a los tres transformadores rectificadores, a razón de una fase a cada uno.
En la foto se puede ver los transformadores rectificadores 1 y 2 (1 y 2, KLE), el transformador rectificador 3 (3, EME), la salida hacia la batería de alta tensión (4), la electrónica de máquina eléctrica (5, EME), la electrónica de carga de conveniencia (6, KLE), y la entrada del enchufe de carga (conectado al cargador o Wallbox, 7).
Valores nominales
LIM: Módulo de interfaz de carga
El módulo de interfaz de carga (LIM) es la unidad que controla la comunicación entre el vehículo y la estación de carga.
Cuando detecta que se ha conectado el coche a una estación de carga avisa a la electrónica de la máquina eléctrica (EME) para que inicie la conversión de voltaje y la carga de la batería de alta tensión.
*Foto del LIM Módulo interfaz de carga. En la foto se puede ver el LIM o módulo de interfaz de carga (1), y varios conectores o enchufes: de 12 pins (2), de 8 pins (3), de 16 pins (4), de 6 pins (5).
El módulo LIM esta conectado a varios componentes:
LIM, tapa del enchufe de carga
En la tapa del enchufe de carga hay un gancho que bloquea y desbloquea la tapa y un motor que lo abre y cierra. El BDC (Controlador de Dominio del Cuerpo, Body Domain Controller) informa al módulo LIM y este la desbloquea para que se abra. Y un pequeño micro interruptor informa de si está abierta o no.
LIM, bloqueo del cable de carga
Cuando se conecta el cable de carga al enchufe del coche, éste queda bloqueado para evitar que se desconecte durante la carga y se produzca un arco eléctrico. Y un pequeño micro interruptor informa de si el cable está bloqueado o no.
Si después de que finalice la carga el cable no se puede retirar es porque el sistema no se ha enterado de la finalización de la carga. En ese caso, hay que abrir el vehículo con el mando a distancia, aunque el vehículo ya esté abierto. De esta forma, la carga se interrumpe y se puede retirar el cable de carga.
LIM, pins del enchufe de carga
El enchufe del vehículo está conectado a la electrónica de la máquina eléctrica (EME). También tiene una línea, hilo o pin de datos y otra de monitorización conectadas al módulo de interfaz de carga (LIM).
La primera línea (Proxy) sirve para determinar la capacidad máxima de carga de la estación de carga y el cable. Se describe más adelante.
La segunda línea (Piloto) sirve para confirmar que el cable está correctamente conectado al enchufe y se está cargando.
LIM, led de estado de la carga
Cuando se abre la tapa del enchufe se encienden los dos Leds de color blanco. Sirven como Iluminación para localizar los conectores del enchufe.
Cuando se conecta el cable de carga correctamente se inicializa el sistema parpadeando los Leds durante 10 segundos o más.
Mientras se carga los Leds parpadean en azul hasta que se completa la carga. A partir de ese momento quedan permanentemente encendidos de verde hasta que se retira el cable de carga, momento en el cual vuelven al color blanco hasta que se cierra la tapa.
Enchufe de alta tensión
Para cargar el coche en la UE se sigue la norma IEC 61851, y en USA la SAE J1772, aunque son parecidas.
El Modo o Tipo 2 de carga es para cargar el coche con corriente alterna monofásica en un enchufe doméstico tipo Schuko en casa.
El Modo o Tipo 3 es para cargar el coche con corriente alterna mono o trifásica en una Wallbox en casa.
El Modo o Tipo 4 es para cargar con corriente continua en una estación pública de carga.
*Foto del enchufe CCS2 (europeo) del MINI Cooper SE F56.
*Foto de los componentes del enchufe CCS2 (europeo) del MINI Cooper SE F56.
Tanto en la versión europea como en la americana se pueden ver los siguientes componentes: el armazón del enchufe de carga de alta tensión (1), un conector (2), la conexión a tierra (3), la unidad de bloqueo de la tapa y el cable de carga (4), el conector de 3 pins (5), la parte del enchufe donde se conecta el cable de carga (6), y el LED de estado de la carga (7).
*Foto de los componentes del enchufe CCS (USA) del MINI Cooper SE F56.
Detección capacidad de carga del cargador
Antes hemos hablado de la línea, hilo o pin del cable de carga (Proxy) que sirve para determinar la capacidad máxima de carga de la estación de carga y el cable.
En la estación de carga o en la Wallbox hay una resistencia para indicar al vehículo cual es la corriente máxima de carga que puede suministrar el cargador y el enchufe. Esta resistencia se transmite a través del cable de carga utilizando uno de los hilos de cable y, en el enchufe, la patilla con el nombre de “Proxy”. Por ejemplo, si la resistencia tiene un valor de 680 ohm, o está en el rango entre 330 y 1.000 ohm, el vehículo sabe que podrá cargar como máximo a 20 A.
Los valores posibles son:
EVSE "Equipo de suministro de vehículos eléctricos"
La estación de carga o Wallbox incorpora un equipo que protege y controla el proceso de carga. Este equipo se llama EVSE "Equipo de suministro de vehículos eléctricos".
El EVSE establece la conexión entre la red de corriente alterna, el enchufe y el KLE, lo que hace posible iniciar de forma segura la carga e informar al vehículo de los parámetros de carga (por ejemplo el nivel máximo de corriente o potencia).
En el caso que la estación de carga no incluya el EVSE o se utilice un cable de carga “doméstico” tipo Schuko, el cable tiene que incluir el EVSE, ya que no se inicia la carga ni la conversión de voltaje si el EVSE no confirma que todo está correcto.
EME: Electrónica de máquina eléctrica
La electrónica de la máquina eléctrica (EME) se aloja en una carcasa o cofre de aluminio, que incluye los siguientes componentes en su interior:
Máquina eléctrica
La máquina eléctrica es una máquina síncrona. El rotor (parte móvil) se encuentra en el interior y está equipado con un imán permanente. El estator (parte fija) está posicionado en forma de anillo en el exterior alrededor del rotor y consiste en bobinas trifásicas con núcleos de hierro.
Si hasta las bobinas del estator llega corriente alterna trifásica, estas generan un campo magnético giratorio que acciona los imanes del rotor y lo hacen girar (durante el funcionamiento como motor), impulsando el vehículo.
Compresor de aire acondicionado
El compresor de aire acondicionado está conectado al sistema eléctrico de alta tensión, pero el compresor de aire acondicionado funciona con corriente alterna y, como recibe corriente continua del sistema eléctrico de alta tensión, necesita un transformador de corriente continua a alterna. Este transformador y la electrónica de control están integrados dentro de la carcasa del compresor del aire acondicionado.
La unidad de control del sistema de calefacción y aire acondicionado (IHKR e IHKA) es la unidad de control maestra y se comunica a través del bus LIN con la electrónica de control del compresor de aire acondicionado.
La unidad de control del sistema de calefacción y aire acondicionado testea la temperatura e informa a la electrónica de control, quien ordena circular el refrigerante dentro de la carcasa para enfriar el transformador y la electrónica de control a medida que fluye el refrigerante por ellos.
Calentador o calefactor auxiliar
El calefactor o calentador eléctrico auxiliar también está conectado al sistema eléctrico de alta tensión. El calefactor auxiliar calienta el refrigerante en el circuito del calefactor bajo demanda con la ayuda de unas bobinas de calentamiento. Durante este proceso, las diferentes bobinas del calefactor se activan cíclicamente según la potencia de calor solicitada.
Según la señal recibida (por ejemplo la temperatura detectada por el sensor ubicado en el espacio para los pies trasero), la unidad de control del sistema de calefacción y aire acondicionado determina que potencia de calor se necesita, lo traduce a porcentaje y a través del bus LIN envia una solicitud de calentamiento al calentador auxiliar.
Comentarios
Con el vehículo en funcionamiento o en marcha, la batería de alta tensión solo se puede cargar hasta el 30% del total.
Durante la carga, el ventilador y la bomba del refrigerante utilizado para enfriar la electrónica de potencia pueden encenderse automáticamente si la batería está muy fría o muy caliente.
Por lo tanto, no se puede realizar ningún trabajo en el sistema de refrigeración del motor eléctrico, ni en el ventilador, cuando se conecta un cable de carga al vehículo.
Como hemos comentado, el compresor de aire acondicionado y el calefactor auxiliar estan conectados a la batería de alta tensión a través del sistema eléctrico de alta tensión, porque actúan como bomba de calor auxiliar, como en la mayoria de coches eléctricos. Esto permite programar el encendido del aire acondicionado o la calefacción del vehículo sin arrancar el vehículo, o activarlos a distancia, todo desde el móvil con la aplicación MINI Connected.
Aqui más información:
www.bmwfaq.org
Saludos.
En este post hablaremos del MINI Cooper SE F56 eléctrico puro BEV (Battery Electric Vehicle). Primeros haremos un resumen de características principales y después hablaremos del sistema de alta tensión incluyendo la batería, el enchufe, el KLE, el LIM, el EVSE, la EME, la máquina eléctrica, la capacidad máxima de carga en mono y trifásica y, finalmente, el compresor del aire acondicionado y el calentador auxiliar.
El MINI Cooper SE F56 es el primer MINI 100% eléctrico que se comercializó. Tiene un único motor eléctrico IB1 delantero de 184 CV y una batería de alta tensión de iones de litio con una capacidad de 32,6 kWh brutos y 28,9 kWh netos o útiles, que proporcionan una autonomía de 230 km (WLTP), lo que lo hace ideal como coche urbano.
En este post utilizaremos los términos “alta tensión” y “alto voltaje” como sinónimos porque son lo mismo, y “sistema eléctrico de alta tensión o alto voltaje” para distinguirlo del “sistema eléctrico convencional de 12 V” de los coches de combustión.
Y si, el MINI SE Cooper eléctrico también incluye una batería de 12 V alojada bajo el capó delantero como es habitual en los vehículos de combustión.
Las primeras unidades se fabricaron en noviembre de 2019. En marzo de 2021 se empezó a fabricar un re-styling del modelo (o Facelift, LCI) y en enero de 2024 se fabricaron las últimas unidades.
Con volante a la izquierda (UE) se fabricó el modelo XP31 de noviembre de 2019 a febrero de 2021, y el 11DJ LCI de marzo de 2021 a enero de 2024.
Con volante a la derecha (Reino Unido, Irlanda, etc.) se fabricó el modelo XP32 de noviembre de 2019 a febrero de 2021, y el 12DJ LCI de marzo de 2021 a enero de 2024.
El MINI Cooper SE es más pesado que los demás MINI debido a la batería de alta tensión, que tiene una curiosa forma en “T”, pero que no ocupa espacio del habitáculo porque va alojada debajo del coche.
El enchufe para cargar se encuentra sobre la rueda derecha trasera, en el mismo sitio donde esta la boca del depósito de gasolina en los modelos de combustión.
En el enchufe se pueden conectar cables de carga con enchufe Tipo 2 “Mennekes” para cargar con corriente alterna o con enchufe tipo CCS2 para cargar con corriente continua (el CCS2 es una revisión y ampliación del Tipo 2 “Mennekes” a la cual se ha añadido en la parte inferior dos patillas para poderlo usar con Corriente Continua).
De serie se incluye el cable para conectarlo en un enchufe doméstico tipo Schuko a 2,3 kW (3,45 kW teóricos a 10 A). Para alcanzar el 100% de carga, el coche tarda unas 16h aprox.
*Foto de un cable doméstico de carga con EVSE. En el lado que se enchufa a la red de casa tiene un conector “doméstico” tipo Schuko. En el lado que se enchufa al coche tiene un conector tipo CCS2.
Opcionalmente se puede comprar un cable para carga trifásica, o un Wallbox para cargar hasta 11 kW.
También puede cargar en estaciones de carga públicas de corriente continua hasta 50 kW.
A 11 kW en alterna pasa del 10% al 80% de carga en 2:30h y al 100% de carga en 3:30h.
A 50 kW en continua pasa del 10% al 80% de carga en 35 minutos.
Sistema eléctrico de alta tensión
En un vehículo el sistema de alta tensión funciona con voltajes de más de 650 V de corriente continua (aunque en el MINI SE Cooper F56 funciona a 350 V aprox) y tiene que proporcionar grandes cantidades de energía eléctrica para el motor y otros componentes, como por ejemplo:
- La batería de alta tensión con electrónica de gestión de baterías (SME)
- KLE: Electrónica de carga de conveniencia
- LIM: Módulo de interfaz de carga (LIM)
- Enchufe de carga de alta tensión
- Electrónica de máquinas eléctricas (EME)
- Máquina eléctrica (motor)
- Compresor de aire acondicionado
- Calentador auxiliar
*Foto del sistema eléctrico de alta tensión del MINI Cooper SE F56. Se puede ver el enchufe de carga (1), la batería de alta tensión (2), la electrónica del motor eléctrico (EME, 3), el compresor del aire acondicionado y el refrigerante (4), la máquina otor eléctrico del coche (motor, 5), la transmisión (6), la electrónica de carga de conveniencia (KLE, 7), y el calentador auxiliar (8).
Batería de alta tensión con electrónica de gestión de baterías (SME)
La batería de alta tensión es donde se almacena la energía para mover el motor eléctrico del coche.
*Foto de la batería de alta tensión del MINI Cooper SE F56. Se puede ver la batería de alta tensión (1), la unidad de desgasificación (2), las Conexiones al sistema de alta tensión (3), la entrada y salida del refrigerante (4), y la conexión al control electrónico (EME, 5).
La batería de alta tensión consta de:
- Unidad de control (SME)
- Cofre de seguridad
- Circuito de supervisión celular
- Módulos celulares
- Sensor de temperatura del refrigerante
- Intercambiador de calor mediante conductos de refrigerante
KLE: Electrónica de carga de conveniencia
El vehículo dispone de un equipo electrónico llamado “KLE Electrónica de Carga de Conveniencia” (Convenience Charging Electronics), que su función principal es transformar la corriente alterna de entrada en corriente continua para cargar la batería y gestionar todo el proceso de carga.
El nombre de “Electrónica de Carga de Conveniencia” (KLE) es un poco raro, aunque en alemán igual tiene más sentido. Yo le hubiera puesto un nombre parecido a “Gestor de Carga y Conversión” o “Electrónica de Carga y Transformación”.
En cualquier caso, el KLE es el equivalente a lo que en los BMWs se llama CCU o “Unidad de Carga Combinada” (Combined Charging Unit).
En la entrada del KLE hay una unidad de conmutación con varios relés y, conectado a ella 2 transformadores rectificadores.
- Si la corriente alterna de entrada tiene una potencia inferior a 3,7 kW envia toda la corriente al primer transformador rectificador.
- Si es superior a 3,7 kW pero inferior a 7,4 kW la envía a los dos transformadores rectificadores.
- Y si la corriente fuera alterna trifásica entonces la enviaría también a un tercer transformador rectificador que en este caso está en el EME.
Es una curiosa arquitectura, porque en la mayoría de BMWs los tres transformadores rectificadores estan dentro de la CCU (la equivalente al KLE). No sabemos porque lo han diseñado así, tal vez para ahorrar peso, para ahorrar costes, para evitar que todo el conjunto se caliente demasiado, para que esté mejor refrigerado, o todo a la vez.
*Foto version de la Unión Europea. En la foto se puede ver la electrónica de carga de conveniencia (KLE, 1), la salida a la electrónica de la máquina eléctrica (EME) cuando carga con Corriente Alterna trifásica (2. La versión americana no tiene esta salida), la entrada del enchufe de carga para cargar con Corriente Continua (3), la salida a la electrónica de la máquina eléctrica (EME) cuando carga con Corriente Continua (4), la conexión al sistema de 12 V del vehículo (5), la entrada del refrigerante (6), la salida del refrigerante (7), la conexión al sistema de 12 V del vehículo (8), y la entrada del enchufe de carga para cargar con Corriente Alterna (9).
- En la versión europea, el MINI puede cargar con corriente alterna monofásica hasta 7,4 kW utilizando los dos transformadores rectificadores del KLE, y con alterna trifásica hasta 11 kW utilizando los dos transformadores rectificadores del KLE más el tercero que hay en el EME.
- En la versión americana, el MINI puede cargar con corriente alterna monofásica solo hasta 7,4 kW utilizando los dos transformadores rectificadores del KLE, y no puede cargar con alterna trifásica porque no tiene el tercer transformador rectificador.
Ambas versiones también pueden cargar con corriente continua hasta 50 kW en estaciones de carga públicas.
Cargando a 11 kW con los tres transformadores rectificadores puede cargar en unas 3:30 horas aprox.
Aunque la KLE tiene una eficiencia de más del 90%, cuando funciona a 11 ó 50 kW se calienta mucho, por lo que necesita ser refrigerada por el circuito de refrigeración del motor.
Carga con corriente alterna monofásica de hasta 7,4 kW
Como hemos comentado, tanta la versión europea como la americana del MINI F56 pueden cargar con corriente alterna monofásica hasta 7,4 kW.
El cargador que pueden utilizar es el “4U8 Cargador Rápido AC (Corriente Alterna)”.
*Foto del KLE europeo y americano. En su entrada (5) hay una unidad de conmutación con dos relés (S1 y S4) y, conectado a ella 2 transformadores rectificadores (1 y 2). Si la corriente alterna monofásica de entrada tiene una potencia inferior a 3,7 kW envia (S1) toda la corriente al primer transformador rectificador. Si es superior a 3,7 kW pero inferior a 7,4 kW la envía (S4) a los dos transformadores rectificadores.
En la foto se puede ver los transformador es rectificadores 1 y 2 (1 y 2, KLE), la salida hacia la batería de alta tensión (3), la entrada del enchufe de carga (4, conectado al cargador o Wallbox), la electrónica de carga de conveniencia (5, KLE).
Valores nominales
| Variable | Valor o rango especificado |
| Entrada: Voltaje en V | El mismo voltaje que la red o el Wallbox. 0 a 265 V |
| Entrada: Corriente en A |
|
| Entrada: Fase |
|
| Entrada: Frecuencia en Hz | La misma frecuencia que la red o el Wallbox. 50 Hz o 60 Hz, tolerancia: +/- 4 Hz |
| Potencia de carga en W |
|
| Salida: Voltaje en V | Mismo voltaje que el sistema de alto voltaje (200 a 400 V). |
| Salida: Corriente en A | 0 a 28 A |
Carga con corriente alterna trifásica de hasta 11 kW
Como hemos comentado, solo la versión europea del MINI F56 puede cargar con corriente alterna monofásica hasta 11 kW.
El cargador que pueden utilizar es el “4U6 Cargador Rápido AC Multifase / AC charging Professional”.
*Foto del KLE (5) europeo. En su entrada hay una unidad de conmutación con varios relés (S1, S2, S3 y S4) y, conectados a ellos 2 transformadores rectificadores en el KLE y 1 en el EME. Si la corriente alterna de entrada es trifásica se activan los relés (S1, S2, S3) y se envia corriente a los tres transformadores rectificadores, a razón de una fase a cada uno.
En la foto se puede ver los transformadores rectificadores 1 y 2 (1 y 2, KLE), el transformador rectificador 3 (3, EME), la salida hacia la batería de alta tensión (4), la electrónica de máquina eléctrica (5, EME), la electrónica de carga de conveniencia (6, KLE), y la entrada del enchufe de carga (conectado al cargador o Wallbox, 7).
Valores nominales
| Variable | Valor o rango especificado |
| Entrada: Voltaje en V | El mismo voltaje que la red o el Wallbox. 0 a 265 V |
| Entrada: Corriente en A |
|
| Entrada: Fase |
|
| Entrada: Frecuencia en Hz | La misma frecuencia que la red o el Wallbox. 50 Hz o 60 Hz, tolerancia: +/- 4 Hz |
| Potencia de carga en W |
|
| Salida: Voltaje en V | Mismo voltaje que el sistema de alto voltaje (200 a 400 V). |
| Salida: Corriente en A | 0 a 28 A |
LIM: Módulo de interfaz de carga
El módulo de interfaz de carga (LIM) es la unidad que controla la comunicación entre el vehículo y la estación de carga.
Cuando detecta que se ha conectado el coche a una estación de carga avisa a la electrónica de la máquina eléctrica (EME) para que inicie la conversión de voltaje y la carga de la batería de alta tensión.
*Foto del LIM Módulo interfaz de carga. En la foto se puede ver el LIM o módulo de interfaz de carga (1), y varios conectores o enchufes: de 12 pins (2), de 8 pins (3), de 16 pins (4), de 6 pins (5).
El módulo LIM esta conectado a varios componentes:
LIM, tapa del enchufe de carga
En la tapa del enchufe de carga hay un gancho que bloquea y desbloquea la tapa y un motor que lo abre y cierra. El BDC (Controlador de Dominio del Cuerpo, Body Domain Controller) informa al módulo LIM y este la desbloquea para que se abra. Y un pequeño micro interruptor informa de si está abierta o no.
LIM, bloqueo del cable de carga
Cuando se conecta el cable de carga al enchufe del coche, éste queda bloqueado para evitar que se desconecte durante la carga y se produzca un arco eléctrico. Y un pequeño micro interruptor informa de si el cable está bloqueado o no.
Si después de que finalice la carga el cable no se puede retirar es porque el sistema no se ha enterado de la finalización de la carga. En ese caso, hay que abrir el vehículo con el mando a distancia, aunque el vehículo ya esté abierto. De esta forma, la carga se interrumpe y se puede retirar el cable de carga.
LIM, pins del enchufe de carga
El enchufe del vehículo está conectado a la electrónica de la máquina eléctrica (EME). También tiene una línea, hilo o pin de datos y otra de monitorización conectadas al módulo de interfaz de carga (LIM).
La primera línea (Proxy) sirve para determinar la capacidad máxima de carga de la estación de carga y el cable. Se describe más adelante.
La segunda línea (Piloto) sirve para confirmar que el cable está correctamente conectado al enchufe y se está cargando.
LIM, led de estado de la carga
Cuando se abre la tapa del enchufe se encienden los dos Leds de color blanco. Sirven como Iluminación para localizar los conectores del enchufe.
Cuando se conecta el cable de carga correctamente se inicializa el sistema parpadeando los Leds durante 10 segundos o más.
Mientras se carga los Leds parpadean en azul hasta que se completa la carga. A partir de ese momento quedan permanentemente encendidos de verde hasta que se retira el cable de carga, momento en el cual vuelven al color blanco hasta que se cierra la tapa.
Enchufe de alta tensión
Para cargar el coche en la UE se sigue la norma IEC 61851, y en USA la SAE J1772, aunque son parecidas.
El Modo o Tipo 2 de carga es para cargar el coche con corriente alterna monofásica en un enchufe doméstico tipo Schuko en casa.
El Modo o Tipo 3 es para cargar el coche con corriente alterna mono o trifásica en una Wallbox en casa.
El Modo o Tipo 4 es para cargar con corriente continua en una estación pública de carga.
*Foto del enchufe CCS2 (europeo) del MINI Cooper SE F56.
*Foto de los componentes del enchufe CCS2 (europeo) del MINI Cooper SE F56.
Tanto en la versión europea como en la americana se pueden ver los siguientes componentes: el armazón del enchufe de carga de alta tensión (1), un conector (2), la conexión a tierra (3), la unidad de bloqueo de la tapa y el cable de carga (4), el conector de 3 pins (5), la parte del enchufe donde se conecta el cable de carga (6), y el LED de estado de la carga (7).
*Foto de los componentes del enchufe CCS (USA) del MINI Cooper SE F56.
Detección capacidad de carga del cargador
Antes hemos hablado de la línea, hilo o pin del cable de carga (Proxy) que sirve para determinar la capacidad máxima de carga de la estación de carga y el cable.
En la estación de carga o en la Wallbox hay una resistencia para indicar al vehículo cual es la corriente máxima de carga que puede suministrar el cargador y el enchufe. Esta resistencia se transmite a través del cable de carga utilizando uno de los hilos de cable y, en el enchufe, la patilla con el nombre de “Proxy”. Por ejemplo, si la resistencia tiene un valor de 680 ohm, o está en el rango entre 330 y 1.000 ohm, el vehículo sabe que podrá cargar como máximo a 20 A.
Los valores posibles son:
| Valor de resistencia (PROXY) | Rango de tolerancia | Corriente máxima posible de carga |
| 1.500 ohm | De 1.000 a 2.200 ohm | 13 A |
| 680 ohm | De 330 a 1.000 ohm | 20 A |
| 220 ohm | De 150 a 330 ohm | 32 A |
| 100 ohm | De 75 a 150 ohm | 63 A |
EVSE "Equipo de suministro de vehículos eléctricos"
La estación de carga o Wallbox incorpora un equipo que protege y controla el proceso de carga. Este equipo se llama EVSE "Equipo de suministro de vehículos eléctricos".
El EVSE establece la conexión entre la red de corriente alterna, el enchufe y el KLE, lo que hace posible iniciar de forma segura la carga e informar al vehículo de los parámetros de carga (por ejemplo el nivel máximo de corriente o potencia).
En el caso que la estación de carga no incluya el EVSE o se utilice un cable de carga “doméstico” tipo Schuko, el cable tiene que incluir el EVSE, ya que no se inicia la carga ni la conversión de voltaje si el EVSE no confirma que todo está correcto.
EME: Electrónica de máquina eléctrica
La electrónica de la máquina eléctrica (EME) se aloja en una carcasa o cofre de aluminio, que incluye los siguientes componentes en su interior:
- Unidad de control de la EME
- Convertidor de corriente continua de alta tensión a corriente continua de 12 V para suministrar electricidad al sistema eléctrico convencional de 12 V del vehículo
- Inversor: El inversor convierte la corriente continua de la batería de alta tensión en corriente alterna trifásica para activar la máquina eléctrica como motor. Esto sucede cuando aceleramos el vehículo.
- Rectificador: Por el contrario, cuando la máquina eléctrica funciona como un alternador, el rectificador convierte la corriente alterna trifásica de la máquina eléctrica en corriente continua para cargar la batería de alta tensión. Esto sucede cuando frenamos el vehículo y la máquina eléctrica sigue girando. Este es el tercer transformador rectificador que, en vez de estar en el KLE con los otros dos, está en el EME.
- Electrónica de carga (dependiendo del equipo): La electrónica de carga se utiliza para convertir la corriente alterna doméstica en corriente continua que se necesita para cargar la batería de alta tensión.
Máquina eléctrica
La máquina eléctrica es una máquina síncrona. El rotor (parte móvil) se encuentra en el interior y está equipado con un imán permanente. El estator (parte fija) está posicionado en forma de anillo en el exterior alrededor del rotor y consiste en bobinas trifásicas con núcleos de hierro.
Si hasta las bobinas del estator llega corriente alterna trifásica, estas generan un campo magnético giratorio que acciona los imanes del rotor y lo hacen girar (durante el funcionamiento como motor), impulsando el vehículo.
Compresor de aire acondicionado
El compresor de aire acondicionado está conectado al sistema eléctrico de alta tensión, pero el compresor de aire acondicionado funciona con corriente alterna y, como recibe corriente continua del sistema eléctrico de alta tensión, necesita un transformador de corriente continua a alterna. Este transformador y la electrónica de control están integrados dentro de la carcasa del compresor del aire acondicionado.
La unidad de control del sistema de calefacción y aire acondicionado (IHKR e IHKA) es la unidad de control maestra y se comunica a través del bus LIN con la electrónica de control del compresor de aire acondicionado.
La unidad de control del sistema de calefacción y aire acondicionado testea la temperatura e informa a la electrónica de control, quien ordena circular el refrigerante dentro de la carcasa para enfriar el transformador y la electrónica de control a medida que fluye el refrigerante por ellos.
Calentador o calefactor auxiliar
El calefactor o calentador eléctrico auxiliar también está conectado al sistema eléctrico de alta tensión. El calefactor auxiliar calienta el refrigerante en el circuito del calefactor bajo demanda con la ayuda de unas bobinas de calentamiento. Durante este proceso, las diferentes bobinas del calefactor se activan cíclicamente según la potencia de calor solicitada.
Según la señal recibida (por ejemplo la temperatura detectada por el sensor ubicado en el espacio para los pies trasero), la unidad de control del sistema de calefacción y aire acondicionado determina que potencia de calor se necesita, lo traduce a porcentaje y a través del bus LIN envia una solicitud de calentamiento al calentador auxiliar.
Comentarios
Con el vehículo en funcionamiento o en marcha, la batería de alta tensión solo se puede cargar hasta el 30% del total.
Durante la carga, el ventilador y la bomba del refrigerante utilizado para enfriar la electrónica de potencia pueden encenderse automáticamente si la batería está muy fría o muy caliente.
Por lo tanto, no se puede realizar ningún trabajo en el sistema de refrigeración del motor eléctrico, ni en el ventilador, cuando se conecta un cable de carga al vehículo.
Como hemos comentado, el compresor de aire acondicionado y el calefactor auxiliar estan conectados a la batería de alta tensión a través del sistema eléctrico de alta tensión, porque actúan como bomba de calor auxiliar, como en la mayoria de coches eléctricos. Esto permite programar el encendido del aire acondicionado o la calefacción del vehículo sin arrancar el vehículo, o activarlos a distancia, todo desde el móvil con la aplicación MINI Connected.
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Saludos.
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