Preparando-se para a manutenção de EV? Seus clientes podem se perguntar: qual é a diferença entre carregadores AC e DC? O que é melhor para instalar na minha garagem?
Principais lições
- Os veículos elétricos podem receber energia tanto em corrente alternada (CA) de estações de carregamento padrão quanto em corrente contínua (CC) de carregadores rápidos — mas a bateria sempre armazena corrente contínua.
- O carregamento CA utiliza o conversor de bordo do veículo para transformar a corrente alternada da rede elétrica em corrente contínua antes de armazená-la; o carregamento rápido CC ignora o conversor de bordo e carrega a bateria diretamente.
- A diferença na velocidade de carregamento é significativa: os carregadores CA de Nível 2 normalmente fornecem de 7 a 22 kW, enquanto os carregadores rápidos CC podem fornecer de 50 a 350 kW, dependendo do veículo e da estação.
- O carregamento em casa e no local de trabalho é quase sempre em corrente alternada (CA); o carregamento rápido público (para situações de ansiedade de autonomia) usa corrente contínua (CC) — entender ambos é essencial para aconselhar clientes proprietários de veículos elétricos.
- Os técnicos de serviço que trabalham com veículos elétricos precisam entender ambas as arquiteturas de carregamento para diagnosticar corretamente problemas de carregamento, falhas no carregador de bordo e interações do BMS (Sistema de Gerenciamento da Bateria).
Quando se trata de mobilidade elétrica, duas correntes elétricas separadas podem ser usadas para abastecer um veículo elétrico (EV) – CA (corrente alternada) e CC (corrente contínua). Mas, antes de começarmos, há duas coisas que você deve ter em mente:
- A energia que vem da rede, ou seja, da tomada doméstica, é sempre CA. AC é uma corrente elétrica, ou fluxo de carga, que muda periodicamente de direção, ou seja, suplentes (Corrente alternada).
- Potência máxima de 22 kW (exigindo fusível principal de 32A no edifício)
- A energia armazenada nas baterias é sempre DC (corrente contínua).
- Potência máxima de 350 kW (“carregamento rápido”, geralmente apenas em estações de carregamento maiores)
Observe também: não importa se um EV usa uma estação de carregamento CA ou CC, a bateria do EV ainda armazenará apenas energia CC.
Quando você usa uma estação de carregamento CC, a conversão de CA (da rede) para CC ocorre dentro da estação de carregamento, permitindo que a energia CC flua diretamente da estação para a bateria. Como o processo de conversão ocorre dentro da estação de carregamento mais espaçosa e não no VE, conversores maiores podem ser usados para converter a energia CA da rede muito rapidamente. Como resultado, algumas estações DC podem fornecer até 350 kW de potência e carregar totalmente um VE em 15 minutos.
As estações de carregamento CA requerem o carregador integrado, que muitas vezes é limitado a corrente contínua. Isso significa uma carga mais lenta. As estações de carregamento DC dão um impulso rápido, antes de nivelar (pense em encher um copo de água; depois de uma certa porcentagem você precisa desacelerar o derramamento, para não derramar). Uma carga mais rápida pode desenvolver mais calor interno, mas fora isso a única diferença principal entre as duas é o custo. É também por isso que os proprietários que optam por obter um ponto de carregamento geralmente optam por instalar um ponto de carregamento CA.
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Visão geral dos níveis de carregamento
As pessoas tendem a agrupar o "carregamento" em uma única coisa, mas na verdade existem três níveis comuns. O mais lento é uma tomada doméstica padrão, frequentemente chamada de Nível 1 na América do Norte. Ela fornece bem menos de 2 kW, o que adiciona apenas alguns quilômetros de autonomia por hora. Funciona para híbridos plug-in e para motoristas que percorrem curtas distâncias, mas a maioria dos veículos totalmente elétricos precisa de uma opção mais rápida.
O carregamento de nível 2 utiliza um circuito dedicado de 240 volts na América do Norte ou uma alimentação trifásica em muitas residências e empresas europeias. Os carregadores de parede residenciais geralmente têm potência entre 7 kW e 22 kW, dependendo das características do edifício e do veículo. Essa potência é suficiente para recarregar a maioria das baterias durante a noite, sendo por isso a opção padrão para garagens, locais de trabalho e hotéis.
O carregamento rápido em corrente contínua (CC) é o terceiro nível. As estações públicas variam de aproximadamente 50 kW até 350 kW e mais. Elas são projetadas para viagens rodoviárias e para a troca de veículos de frotas, onde esperar várias horas não é viável.
Por que o carregador é importante para a área de serviço?
A maior parte do carregamento ocorre antes mesmo do carro chegar à sua oficina, mas o sistema de carregamento ainda se faz presente no seu trabalho. Um veículo elétrico que foi carregado rapidamente repetidas vezes funcionará mais quente do que um que é carregado principalmente em casa, e o calor é o maior fator de influência a longo prazo na saúde da bateria. Um técnico que sabe como o carro foi carregado consegue avaliar a condição da bateria com mais precisão.
O carregamento CA também depende do carregador de bordo, um componente dentro do veículo que converte a energia da rede elétrica em CC. Se ele falhar, o cliente pode observar carregamento lento, mensagens de erro ou até mesmo a ausência total de carregamento, e a primeira suspeita geralmente recai sobre o adaptador de parede. Saber que o carregador de bordo faz parte do veículo, enquanto o adaptador de CC possui seu conversor externo, ajuda a identificar a falha mais rapidamente.
Os clientes também perguntam qual carregador doméstico devem comprar. Para a maioria das residências, a resposta sincera é um carregador de parede CA. Ele custa muito menos para comprar e instalar do que uma unidade CC, é mais suave para a bateria quando usado diariamente e o carregamento noturno se adapta ao estilo de vida das pessoas.
Por que o carregamento fica mais lento à medida que a bateria se enche?
Quem já viu um carregador rápido sabe que a velocidade não se mantém no máximo. O sistema de gerenciamento da bateria do carro informa à estação quanta energia ela pode aceitar, e esse número diminui à medida que a bateria carrega, principalmente acima de 80%. Também diminui quando a bateria está muito fria ou muito quente.
É por isso que os valores citados de “15 minutos” ou “10 a 80 por cento” são importantes. Eles descrevem a parte mais rápida da carga, não o carregamento completo. Carregar até 100% em uma estação de carregamento rápido geralmente leva muito mais tempo do que chegar a 80%, e para a maioria das viagens não vale a pena esperar.
Se um cliente reclamar que o carro dele carrega mais lentamente do que o prometido no folheto, verifique o básico antes de culpar a bateria. Observe a potência nominal da estação de carregamento, a temperatura da bateria e o estado inicial de carga. Esses três fatores explicam a maioria das reclamações.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre carregamento de veículos elétricos em CA e CC?
O carregamento CA (corrente alternada) utiliza o carregador de bordo integrado ao veículo para converter a energia da rede elétrica em CC antes de armazená-la na bateria. O carregamento CC (corrente contínua) ignora o conversor de bordo e envia energia diretamente para a bateria em taxas muito mais altas. A maioria dos carregadores domésticos e de locais de trabalho são CA; a maioria dos carregadores rápidos públicos são CC.
Por que os veículos elétricos armazenam apenas energia CC se podem ser carregados em tomadas CA?
As células da bateria de um veículo elétrico precisam de corrente contínua (CC) para armazenar energia — essa é uma propriedade fundamental das células eletroquímicas. Quando um veículo elétrico é carregado em uma tomada de corrente alternada (CA), seu carregador de bordo (OBC) converte a CA em CC internamente. A conveniência do carregamento em CA reside na simplicidade da tomada e do cabo; a conversão ocorre dentro do carro.
O que limita a velocidade de carregamento de um veículo elétrico em corrente alternada?
O carregador de bordo é o gargalo do carregamento CA. A maioria dos veículos elétricos possui carregadores de bordo com potência entre 7 kW e 22 kW. Um carregador doméstico de Nível 2 pode fornecer até 19.2 kW, mas se o carregador de bordo do carro tiver uma potência nominal de 11 kW, essa será a taxa máxima de carregamento, independentemente da capacidade do carregador. O carregamento rápido CC elimina completamente essa limitação.
Qualquer veículo elétrico pode usar um carregador rápido DC?
A maioria dos veículos elétricos a bateria (BEVs) modernos suporta carregamento rápido em corrente contínua (CC), mas nem todos — alguns veículos elétricos de entrada e todos os híbridos plug-in (PHEVs) são apenas de corrente alternada (CA). A compatibilidade também depende do padrão do conector de carregamento (CCS, CHAdeMO, NACS). Os técnicos de serviço que orientam os clientes sobre a infraestrutura de carregamento precisam verificar se o tipo de carregador e o conector são compatíveis com o veículo específico.
O que significa a arquitetura de carregamento CA/CC para os técnicos de manutenção de veículos elétricos?
Os técnicos que diagnosticam problemas de carregamento de veículos elétricos precisam determinar se a falha está no carregador de bordo (relevante para falhas no carregamento CA), na entrada de carregamento CC e na eletrônica de potência (relevante para falhas no carregamento rápido CC) ou se o BMS (Sistema de Gerenciamento da Bateria) está recusando o carregamento por motivos de saúde. O xHVS-3000 e outras ferramentas de diagnóstico para veículos elétricos da Midtronics ajudam a isolar a origem das falhas de carregamento.
Onde os técnicos podem obter mais informações sobre os padrões de carregamento de veículos elétricos?
O Escritório de Tecnologias de Veículos do Departamento de Energia dos EUA publica recursos sobre infraestrutura de carregamento de veículos elétricos, padrões e evolução tecnológica. A SAE International mantém os padrões J1772 (carregamento CA) e J1772 CCS (sistema de carregamento combinado) que definem como os veículos elétricos e os carregadores se comunicam durante uma sessão de carregamento.