A partir da América do Norte, da Europa e da China – em nível internacional se estabeleceram três padrões de carga com suas geometrias de conector específicas para conectores de carga do veículo e tomadas de carga. Além disso, o conector para o carregamento AC (modo 3, casos B e C) tem uma configuração diferente para o carregamento DC (modo 4). Com nosso abrangente portfólio CHARX cobrimos todas as aplicações:
O padrão tipo 1 para a América do Norte não prevê um conector de carga do lado da infraestrutura. Neste caso, na Europa é utilizado um cabo adaptador, composto do lado do veículo por um conector de carga tipo 1 e do lado da infraestrutura por um conector de carga tipo 2.
Carregamento AC
A corrente alternada (AC, Alternating Current) da rede de alimentação flui inicialmente pela estação de carga e o cabo de carga para o veículo – de forma controlada, mas sem transformação. Somente um transformador AC/DC montado no veículo, o chamado carregador de bordo, transforma depois essa corrente em corrente contínua (DC, Direct Current), permitindo carregar a bateria. Como as estações de carga AC não necessitam de qualquer eletrônica de transformação, elas são assim geralmente mais econômicas que as estações de carga DC e mais atrativas para utilizações privadas. Dependendo da estação de carga, do cabo de carga e do carregador e bordo, podem ser alcançadas potências de carga de até 22 kW. Graças a estas potências comparativamente mais reduzidas, o carregamento com corrente alternada protege mais a bateria e, por isso, é sempre recomendado se o veículo ficar durante mais de 30 minutos estacionado a carregar, p. ex., durante a noite no abrigo para carros, na garagem ou no hotel, bem como durante o dia em restaurantes e supermercados.
Carregamento DC
Neste caso, os contatos de potência e as bitolas de condutor do conector de carga são maiores do que os utilizados no carregamento AC. Podem ser transmitidas potências de carga claramente superiores de até 500 kW (High Power Charging, HPC), reduzindo de forma significativa o tempo de carga. Por isso, se fala de carregamento rápido ou ultrarrápido. Ao contrário do carregamento AC, a transformação AC/DC ocorre logo na estação de carga, onde está montada uma eletrônica de potência correspondente. Entre outros, é por isso que o carregamento DC é mais complexo e caro, sendo principalmente utilizado para fins comerciais. É recomendado para percursos longos com pausas curtas, para voltar a aumentar o alcance em poucos minutos como, p. ex., em estações de serviço de autopistas.
O veículo é carregado em uma tomada doméstica com corrente alternada. Em uma rede monofásica podem ocorrer tensões até 250 V, em uma rede trifásica até 480 V. A corrente de carga máxima é de 16 A. Não ocorre nenhuma comunicação entre o veículo e o ponto de carregamento. Um pré-requisito obrigatório é proteção através de um disjuntor de corrente de fuga (FI). Como isto nem sempre é garantido em instalações mais antigas, a Phoenix Contact desaconselha este modo de carga.
Como o modo 1, mas aqui a corrente de carga máxima é de 32 A e o cabo de carga está equipado com um dispositivo chamado In-Cable-Control-and-Protection-Device (IC-CPD). Este dispositivo inclui um dispositivo de proteção de corrente de fuga (FI), comunica com o veículo e controla assim o processo de carregamento.
No modo 3, o veículo é carregado com corrente alternada em uma estação de carga doméstica ou pública, onde já está integrado o disjuntor de corrente de fuga (FI) necessário. A estação de carga assume a comunicação com o veículo. O veículo pode ser carregado de forma monofásica com até 250 V ou trifásica com até 480 V e uma corrente de carga máxima de até 63 A. O modo 3 é dividido em três casos:
No caso A é utilizado um cabo de carga conectado de forma fixa no veículo. Desse modo, possui um dispositivo de encaixe em somente uma extremidade: o conector de carga da infraestrutura, que é encaixado na tomada de carga da estação de carga. Embora seja descrito na norma, o caso A quase não é utilizado na prática atual.
No caso B, é necessário um chamado cabo de carga AC móvel, que é transportado, p. ex., no porta-malas. Este tem um dispositivo de encaixe nas duas extremidades: uma das extremidades, o conector de carga do veículo, é introduzida na tomada de carga do veículo. A outra extremidade, o conector de carga da infraestrutura, é encaixada na tomada de carga da estação de carga. O caso B é principalmente utilizado em estações de carga pública.
O caso C é inverso ao caso A, dado que aqui o cabo de carga é firmemente conectado à estação de carga. Na outra extremidade possui um dispositivo de encaixe: o conector de carga do veículo que é encaixado na tomada de carga do veículo. O caso C é muito frequentemente utilizado no setor privado.
Este modo descreve o único modo de carga DC nas estações de carga rápida. Devido às altas correntes de carga de até 500 A se aplicam requisitos de segurança mais elevados. Por isso, aqui o cabo de carga é firmemente conectado à estação de carga. Uma conexão plugável só é prevista do lado do veículo – em forma do conector de carga do veículo que é inserido na tomada de carga do veículo. Assim, não ocorre uma subdivisão do modo 4 em três casos (como no modo 3). Adicionalmente, no conector de carga é necessário um monitoramento da temperatura dos contatos de potência e na estação de carga funções de proteção adicionais, como, p. ex., um monitoramento de isolamento.
Em conjunto com os principais fabricantes de automóveis desenvolvemos o Combined Charging System (CCS). A particularidade é a tomada de carga CCS no veículo, compatível tanto com conectores de carga AC como DC. Assim, o veículo elétrico só precisa de uma interface de carga para o carregamento AC e DC.
Na configuração de suas frentes de encaixe, os padrões de carga tipo 1 e 2 seguem o princípio CCS. Já em 2013, a Comissão Europeia definiu o CCS tipo 2 como padrão de carregamento oficial para toda a Europa. Nosso objetivo de estabelecer o CCS como um padrão global de carregamento rápido se concretizou em muitas partes do mundo nesse meio tempo. E cada vez mais países estão adotando o CCS como padrão.
Todas as tomadas de carga CCS estão equipadas com um atuador de travamento eletromagnético de acordo com as normas. Ele trava o conector de carga durante o processo de carregamento lateralmente ou diretamente no gancho de encaixe na frente de encaixe.
O pino do atuador foi concebido para resistir a altas forças de extração. Assim evita-se de forma segura que o conector de carga possa ser puxado durante o processo de carregamento.
Um processo de carregamento seguro também inclui o monitoramento da temperatura no sistema de carregamento CCS. De acordo com a IEC 62196, o aquecimento não pode ser superior a 90 °C. Por isso, sensores de resistência dependentes da temperatura, p. ex., Pt 1000, garantem uma medição de temperatura precisa nos contatos de potência DC.
Os valores de temperatura são comunicados ao controlador de carregamento por meio de saídas de sinal correspondentes. Se ocorrer um sobreaquecimento, p. ex., devido a temperaturas exteriores muito altas ou a sobrecarga, o controlador de carregamento pode cancelar o processo de carregamento ou reduzir a potência de carga.
As estações de carga e estações de carga doméstica atuais têm de cumprir alguns elevados requisitos em termos de disponibilidade, segurança e conforto. Não é incomum terem uma estrutura complexa composta por inúmeros componentes. Nossos vídeos explicam de forma simples a estrutura e interação dos vários componentes e mostram como é possível cumprir todos os requisitos de uma infraestrutura de carregamento moderna e interligada.
Cada área de negócios desenvolve sua própria linguagem e terminologia, nem que seja para poder dar um nome às novas tecnologias. Aqui você encontra explicações sobre termos e abreviaturas normalmente utilizados na área da eletromobilidade:
Veículos
Conectores e tomadas de carga
Tipos e padrões de carga
Infraestrutura de carregamento
Comunicação e controle
