Se parar num carregador rápido público, há uma boa hipótese de ser uma unidade DC. As grandes, aquelas que podem acrescentar 160 quilómetros de autonomia em quinze ou vinte minutos. Mas o que está realmente a acontecer dentro desse armário? E porque é que é tão mais rápido do que ligar o carro em casa?
Vi bastantes condutores chegarem a estas estações - alguns confiantes, outros confusos - e é evidente que nem todos compreendem a diferença entre o carregamento AC e DC. O que é ótimo. Ninguém precisa de ser engenheiro eletrotécnico para utilizar um. Mas compreender o que é um Estação de carregamento de veículos eléctricos em corrente contínua Na verdade, é mais fácil planear viagens, definir expectativas e talvez apreciar um pouco a engenharia.
Esta é uma análise do que são estas estações, como funcionam e onde se enquadram no panorama geral.
Como é que uma estação de carregamento de veículos eléctricos de corrente contínua difere do carregamento normal
A diferença fundamental é onde ocorre a conversão de CA para CC. Todas as casas têm AC (corrente alternada) a sair das paredes. As baterias dos veículos eléctricos armazenam CC (corrente contínua). Em algum lugar, essa conversão tem de ser feita.
Carregamento de Nível 1 e Nível 2
Com uma tomada doméstica normal ou um carregador de nível 2, a conversão é efectuada no interior do automóvel. O carregador (na realidade, apenas uma extensão inteligente) envia energia CA para o veículo e o conversor de bordo do automóvel transforma-a em CC para a bateria. Esse conversor de bordo é pequeno - afinal, tem de caber no carro - pelo que é relativamente lento.
Carregamento rápido DC
Uma estação de carregamento de veículos eléctricos em corrente contínua faz a conversão antes de a energia chegar ao automóvel. Grandes conversores estacionários no interior do armário transformam a energia da rede CA em CC e, em seguida, enviam essa CC diretamente para a bateria. O conversor de bordo do automóvel é totalmente contornado. É por isso que é muito mais rápido - os conversores de dimensão industrial conseguem lidar com muito mais energia do que o pequeno conversor colocado no interior do veículo.
De um ponto de vista observacional, é por isso que um carregador CC de 50 kW continua a ser mais rápido do que um carregador de Nível 2 de 19 kW, apesar de os números não parecerem muito diferentes. O carregador CC não está limitado pelo hardware interno do automóvel.
Componentes principais de uma estação de carregamento de veículos eléctricos em corrente contínua
Há mais coisas dentro desse armário alto do que a maioria das pessoas imagina. Uma estação de carregamento de veículos eléctricos de corrente contínua é, essencialmente, uma pequena central eléctrica concebida para parques de estacionamento.
| Componente | O que faz |
|---|---|
| Conversor AC-DC (retificador) | Converte a energia CA de entrada em CC; o coração da estação |
| Módulos de potência | Vários conversores mais pequenos que funcionam em paralelo para redundância |
| Quadro de controlo | Gere a comunicação com o veículo e a rede |
| Sistema de arrefecimento | Remove o calor da eletrónica de potência (ventoinhas ou arrefecimento líquido) |
| Cabo e conetor | Transporta a corrente contínua para o veículo; frequentemente arrefecido a líquido para alta potência |
| Medição | Mede a energia fornecida para faturação |
| Ecrã ou terminal de pagamento | Interface de utilizador (embora alguns dependam de aplicações) |
Módulos de potência e escalabilidade
Uma opção de design interessante: muitas estações utilizam vários módulos de energia mais pequenos em vez de um grande conversor. Se um módulo falhar, a estação pode continuar a funcionar com potência reduzida em vez de morrer completamente. Algumas estações também podem partilhar a energia entre vários postos - dois carros ligam-se e a estação divide a energia disponível entre eles. É melhor do que um carro carregar sozinho enquanto o outro espera.
Níveis de potência e velocidades de carregamento
Nem todas as estações de carregamento DC EV são criadas da mesma forma. A potência nominal determina a velocidade a que um determinado veículo pode carregar - embora o próprio veículo também tenha limites.
Classificações de potência comuns
- 50 kW: O ponto de entrada para o carregamento rápido DC. Acrescenta cerca de 150-200 milhas de autonomia por hora, dependendo do veículo. Comum em estações mais antigas e em alguns locais urbanos.
- 150 kW: O ponto ideal atual. Acrescenta 300-400 quilómetros de autonomia por hora. Funciona bem com a maioria dos VEs modernos.
- 350 kW: Ultrarrápido. Acrescenta 600-800 quilómetros de autonomia por hora. Apenas os veículos de 800 V mais recentes (Hyundai Ioniq 5, Kia EV6, Porsche Taycan) podem tirar pleno partido.
- 350 kW+: Raros. Principalmente sítios de demonstração ou instalações preparadas para o futuro.
O papel do veículo
Eis algo que surpreende muitos dos novos proprietários de veículos eléctricos. Ligar um Chevy Bolt a uma estação de 350 kW não o faz carregar mais depressa do que ligar a uma estação de 50 kW. Os limites internos do Bolt atingem o máximo por volta dos 55 kW. A estação pode oferecer mais, mas o carro não aceita. A velocidade de carregamento é sempre a menor entre o que a estação pode fornecer e o que o automóvel pode aceitar.
Ao observar esta situação, a melhor estação de carregamento de veículos eléctricos em corrente contínua para um determinado condutor é aquela que iguala ou excede ligeiramente a velocidade máxima do seu automóvel. Colocar um carro de carregamento lento num carregador ultrarrápido não prejudica nada, mas também não ajuda - e por vezes custa mais por kWh.
A sessão de carregamento: O que acontece de facto
A ligação parece simples, mas há uma conversa a decorrer nos bastidores.
O aperto de mão
Quando o conetor encaixa no automóvel, a estação e o veículo começam a falar. O automóvel informa a estação da sua tensão máxima, corrente máxima e estado de carga atual. A estação responde com o que pode fornecer. Acordam os parâmetros de arranque.
Este aperto de mão acontece em segundos. Mas quando falha - quando o carro e a estação não chegam a acordo, ou a comunicação cai - a sessão não começa. É frequentemente o que acontece quando um carregador "não funciona", apesar de ter energia. Alguma coisa na cadeia de comunicação quebrou.
A curva de carga
O carregamento rápido DC não é constante. A estação pode fornecer a potência máxima quando a bateria está fraca e depois diminuir à medida que a bateria se enche. Esta é a curva de carregamento. Uma sessão típica:
- 0-30%: Potência máxima (se o automóvel o permitir)
- 30-60%: De forma gradualmente afunilada
- 60-80%: Potência reduzida
- 80-100%: Gotejamento lento
Por este motivo, a maioria dos condutores carrega até 80% nas viagens de carro. O último 20% demora quase tanto tempo como o primeiro 80%.
Testes e manutenção
Para manter estas estações a funcionar é necessário efetuar controlos regulares. Os técnicos utilizam ferramentas especializadas para verificar os sistemas de saída, comunicação e segurança. Um Testador de carregador EV simula a ligação de um veículo e mede se a estação está a fornecer a tensão, a corrente e o protocolo de aperto de mão corretos. Sem este tipo de testes, os pequenos problemas podem passar despercebidos até que um condutor apareça e encontre um carregador avariado.
Tipos de conectores e compatibilidade
As diferentes regiões utilizam fichas diferentes. Este facto tem sido uma fonte de confusão durante anos.
América do Norte
- NACS (Norma de Carregamento da América do Norte): Utilizado pela Tesla. Está a ser mais amplamente adoptada por outros fabricantes.
- CCS1 (Sistema de carregamento combinado): Utilizado pela maioria dos VE não-Tesla (Ford, GM, Hyundai, Kia, BMW, etc.). Tem dois pinos DC adicionais abaixo do conetor AC J1772 standard.
- CHAdeMO: Utilizado pelos antigos Nissan Leafs e alguns outros modelos japoneses. Está a desaparecer rapidamente.
Europa
-CCS2: A norma. Obrigatória por regulamento para todos os novos sistemas DC Carregadores de veículos eléctricos.
- CHAdeMO: Também está a desaparecer.
Ásia
Varia consoante o país. A China utiliza o GB/T. O Japão utiliza o CHAdeMO (embora esteja a mudar para o CCS).
Para quem viaja por estrada, o principal conselho é saber que ficha tem o seu carro e verificar se a estação o suporta. Existem adaptadores para algumas combinações (NACS para CCS1, por exemplo), mas não para todas.
Onde é que o carregamento rápido DC faz sentido
Nem todos os locais necessitam de carregamento rápido DC. A sua instalação e funcionamento são dispendiosos. A economia funciona melhor onde as pessoas estão de passagem, não onde estão a estacionar durante horas.
Boas localizações para o carregamento rápido DC:
- Paragens de descanso em auto-estradas e praças de viagem
- Estações de serviço perto de saídas de autoestrada
- Centros comerciais perto dos principais corredores
- Filas de restaurantes (locais onde as pessoas param durante 20-40 minutos)
Locais inadequados para o carregamento rápido de corrente contínua:
- Estacionamento para escritórios (as pessoas estacionam durante todo o dia; o nível 2 é mais barato e suficiente)
- Complexos de apartamentos (mesma lógica)
- Zonas rurais com pouco tráfego (não é possível recuperar os custos de instalação)
Observando a evolução do sector, os sítios que têm êxito são os que fazem corresponder a velocidade de carregamento ao tempo de permanência. Um tempo de permanência elevado (horas) obtém o Nível 2. Um tempo de permanência baixo (minutos) é o carregamento rápido DC. Tentar forçar o tipo errado num local conduz normalmente a uma subutilização.
A realidade dos custos
A construção de uma estação de carregamento de veículos eléctricos de corrente contínua não é barata. Só o hardware pode custar entre $30.000 e $100.000 por unidade. A instalação - abertura de valas, betão, trabalhos eléctricos - acrescenta frequentemente mais $50.000 a $150.000. As actualizações de serviços públicos podem aumentar ainda mais o total.
É por isso que o carregamento público de corrente contínua custa mais do que o carregamento doméstico. O equipamento tem de ser pago, mantido e operado. Um condutor que pague 40-60 cêntimos por kWh numa estação pública de CC está a cobrir esses custos. O carregamento doméstico a 10-15 cêntimos por kWh não tem os mesmos custos de infraestrutura.
FAQ
Qual é a rapidez de uma estação de carregamento de VE de corrente contínua em comparação com o carregamento doméstico?
Uma estação de 150 kW DC pode acrescentar 200-300 milhas de autonomia por hora. Um carregador doméstico de nível 2 acrescenta 20-40 milhas por hora. O carregamento em CC é cerca de 5 a 10 vezes mais rápido.
Qualquer veículo elétrico pode utilizar uma estação de carregamento de veículos eléctricos de corrente contínua?
A maioria dos VEs modernos pode, mas nem todos. O veículo precisa de uma entrada compatível com DC (CCS, NACS ou CHAdeMO). Alguns híbridos plug-in mais antigos e os primeiros VE são apenas de corrente alterna.
O carregamento rápido DC danifica a bateria?
O carregamento rápido frequente em CC provoca um desgaste ligeiramente maior da bateria do que o carregamento de nível 2, mas os VE modernos têm sistemas de gestão térmica que minimizam a diferença. O carregamento rápido ocasional (viagens de carro, etc.) tem um impacto negligenciável na saúde da bateria a longo prazo.
Portuguese 
English 
Spanish 
French 
Russian 
German 
Italian