A partir da América do Norte, da Europa e da China, estabeleceram-se a nível internacional três padrões de carregamento, com as suas geometrias específicas para conectores de carga para veículos e tomadas de carregamento. Além disso, o conector para o carregamento AC (modo 3, situações B e C) tem uma estrutura diferente da do carregamento DC (modo 4). Com o nosso amplo portefólio CHARX, cobrimos todos os casos de aplicação:
O padrão do tipo 1 para a América do Norte não prevê conectores de carga para veículos no lado da infraestrutura. Neste caso, na Europa é utilizado um cabo adaptador, composto por um conector de carga para veículos do tipo 1 no lado do veículo e um conector de carga para veículos do tipo 2 no lado da infraestrutura.
Carregamento AC
A corrente alternada (AC, Alternating Current) da rede de alimentação flui inicialmente através da estação de carga e do cabo de carregamento para o veículo, de forma controlada, mas sem transformação. Só depois é que um transformador AC/DC montado no veículo, o chamado carregador a bordo, a transforma em corrente contínua (DC, Direct Current), com a qual é possível carregar a bateria. Como as estações de carga AC não necessitam de qualquer sistema eletrónico de transformação, são na maioria das vezes mais económicas que as estações de carga DC e mais atrativas para uma utilização privada. Dependendo da estação de carga, do cabo de carregamento e do carregador a bordo, podem ser alcançadas potências de carregamento, 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 estacionado a carregar durante mais de 30 minutos. Este é o caso de carregamentos durante toda a noite num carport, numa garagem ou num hotel, assim como durante o dia em restaurantes e supermercados.
Carregamento DC
Neste caso, os contactos de potência e as secções do condutor do conector de carga para veículos são maiores do que os usados no carregamento AC. Podem ser usadas potências de carregamento claramente superiores, de até 500 kW (High Power Charging, HPC), o que reduz significativamente o tempo de carregamento. Por isso, aqui fala-se de carregamento rápido ou ultrarrápido. Ao contrário do carregamento AC, a transformação AC/DC ocorre logo na estação de carga, que possui uma eletrónica de potência adequada. Isto faz com que o carregamento DC, entre outras coisas, seja mais complexo e caro, pelo que é principalmente usado para fins comerciais. É recomendado para percursos longos com pausas curtas, para voltar a aumentar a autonomia em poucos minutos, como por exemplo em estações de serviço de autoestradas.
O veículo é carregado com corrente alternada numa tomada da rede doméstica. Em redes monofásicas, são permitidas tensões até 250 V, e em trifásicas, até 480 V. A corrente de carga máxima é de 16 A. Não existe comunicação entre o veículo e o ponto de carregamento. Um requisito obrigatório é uma proteção com um disjuntor da corrente de fuga (FI). Uma vez que isto nem sempre está assegurado em instalações mais antigas, a Phoenix Contact desaconselha este modo de carregamento.
Igual ao do modo 1, mas a corrente de carga máxima neste caso é de 32 A e o cabo de carregamento possui o chamado In-Cable Control and Protection Device (IC-CPD). Este aparelho inclui um equipamento de segurança de corrente de fuga (FI) que comunica com o veículo, controlando assim o processo de carregamento.
No modo 3, o veículo é carregado numa estação de carga ou wallbox com corrente alternada, onde já se encontra integrado o disjuntor da corrente de fuga (FI) necessário. A estação de carga assume a comunicação com o veículo. O veículo pode ser carregado com até 250 V de forma monofásica ou com até 480 V de forma trifásica e com uma corrente de carga máxima de 63 A. O modo 3 é dividido em três situações:
Na situação A é utilizado um cabo de carregamento, ligado de forma fixa ao veículo. Possui um sistema de encaixe apenas numa das extremidades: o conector de infraestrutura, que é encaixado na tomada de carregamento da estação de carga. Apesar de a situação A estar descrita nas normas, a sua utilização prática não é muito comum atualmente.
Na situação B é necessário o chamado cabo de carregamento AC móvel, que é fornecido, por exemplo, na bagageira do veículo. Possui um sistema de encaixe nas duas extremidades: a extremidade com o conector de carga para veículos é inserida na tomada no veículo. A outra extremidade, o conector de infraestrutura, é encaixada na tomada de carregamento da estação de carga. A situação B é usada, principalmente, em estações de carga públicas.
A situação C tem um comportamento inverso ao da situação A, visto que, neste caso, o cabo de carregamento está ligado de forma fixa à estação de carga. Na outra extremidade possui um sistema de encaixe: o conector de carga para veículos que é encaixado na tomada no veículo. A situação C é usada muito frequentemente no setor privado.
Este modo descreve o único modo de carregamento DC nas estações de carregamento rápido. Devido às correntes de carga altas de até 500 A, são aplicáveis requisitos de segurança mais rígidos. Por isso, o cabo de carregamento é sempre ligado de forma fixa à estação de carga. Só está prevista uma ligação encaixável do lado do veículo, sob forma do conector de carga para veículos que é inserido na tomada no veículo. Isto significa que não existe uma divisão do modo 4 em três situações (como acontece no modo 3). Para além de uma monitorização da temperatura dos contactos de potência no conector de carga para veículos, também são precisas funções de proteção adicionais na estação de carga, como uma monitorização de isolamento.
Desenvolvemos o Combined Charging System (CCS) em conjunto com os principais fabricantes de automóveis. A particularidade é a tomada de carga CCS no veículo, compatível tanto com conectores de carga para veículos AC, como DC. O veículo elétrico só necessita de uma interface de carga para o carregamento AC e DC.
Os padrões de carregamento do tipo 1 e 2 seguem o princípio CCS para a estruturação dos respetivos padrões do conector de pinos. Já em 2013, o CCS tipo 2 foi declarado pela Comissão Europeia como padrão de carregamento oficial para toda a Europa. Entretanto, o nosso objetivo evoluiu. Agora, pretendemos consolidar o CCS como padrão de carregamento rápido global em muitas partes do mundo. O número de países em que o CCS se está a estabelecer não para de crescer.
Todas as tomadas de carga CCS estão equipadas, de acordo com as normas, com um atuador de bloqueio eletromagnético. Este bloqueia o conector de carga para veículos durante o processo de carregamento lateralmente ou diretamente no clipe de encaixe do padrão do conector de pinos.
O pino do atuador foi concebido para suportar elevadas forças de extração. Assim, é impedida com segurança a remoção do conector de carga para veículos durante o processo de carregamento.
Um processo de carregamento seguro inclui também a monitorização da temperatura no sistema de carregamento CCS. De acordo com a norma IEC 62196, a temperatura não pode exceder os 90 °C. As sondas de resistência dependentes da temperatura, como é o caso das Pt 1000, garantem uma medição da temperatura segura e rápida nos contactos de potência DC.
Os valores da temperatura são comunicados ao controlador de carregamento através das saídas de sinal correspondentes. Se ocorrer um sobreaquecimento, p. ex., devido a temperaturas externas demasiado elevadas ou a uma sobrecarga, o controlador de carregamento pode cancelar o processo de carregamento ou reduzir a potência de carregamento.
As estações de carga e as Wallboxes atuais têm de cumprir, em parte, elevados requisitos de disponibilidade, segurança e conforto. Não é raro encontrarmos uma estrutura complexa composta por inúmeros componentes. Os nossos vídeos mostram, de forma simples, a estrutura e a interação de cada um dos componentes e mostram como é possível preencher todos os requisitos de uma infraestrutura de carregamento moderna e interligada.
Cada área de especialização desenvolve a sua própria linguagem e terminologia, uma vez que é necessário atribuir nomes a novas tecnologias. Aqui, encontra explicações sobre os termos e abreviaturas usados frequentemente na área da E-mobility:
Veículos
Tomadas e conectores de carga para veículos
Tipos e padrões de carregamento
Infraestrutura de carregamento
Comunicação e controlo
