“FastCharge”: carregamento ultrarrápido de veículos elétricos

“FastCharge” permite carregamento ultrarrápido de veículos elétricos, em tempo equivalente a um abastecimento de gasolina. Um protótipo de estação de serviço com a nova tecnologia de capacidade até 450 kW foi ontem inaugurado na Baviera, Alemanha.

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“FastCharge”: carregamento ultrarrápido de veículos elétricos
“FastCharge”: carregamento ultrarrápido de veículos elétricos / Jettingen-Scheppach. Foto: DR

As empresas industriais envolvidas no projeto de investigação “FastCharge” apresentaram os resultados do desenvolvimento de tecnologia de carregamento de veículos elétricos. Foi inaugurada em Jettingen-Scheppach, na Baviera, uma estação de carregamento com capacidade até 450 kW. A estação permite o carregamento ultrarrápido.

Testes de carga com veículos desenvolvidos no âmbito do projeto mostrou que os tempos de carga são inferiores a três minutos para 100 quilómetros de percurso ou 15 minutos para carga total de 10 a 80% do Estado de Carga (SOC).

A nova estação de carregamento pode ser usada imediatamente, dado que é compatível com os modelos de veículos elétricos de todas as marcas com versão Tipo 2 do Sistema de Carregamento Combinado (CCS) que já está difundido internacionalmente e normalmente usado na Europa.

Com a nova tecnologia de carregamento rápido espera-se os veículos elétricos passem a ser mais atrativos e assim aumente a eletromobilidade. Ao aumentar capacidade de carga até 450 kW, o que é entre três e nove vezes a capacidade disponível nas atuais estações de carga rápida DC verifica-se uma redução substancial nos tempos de carga.

As empresas envolvidas no projeto “FastCharge” estão a investigar os requisitos técnicos que são necessários para satisfazer as especificações dos veículos e as infraestruturas para aproveitar a capacidade de carga extremamente alta.

O sistema de fornecimento de energia da Siemens que está a ser usado no projeto permite que os investigadores testem os limites da capacidade de carga rápida pelas baterias dos veículos. O sistema pode suportar tensões até 920 volts, que é o nível previsto para futuros veículos movidos a eletricidade.

O sistema integra eletrónica de alta potência para as conexões de carga como interface de comunicação com os veículos elétricos. Este controlador de carga garante que a saída é automaticamente adaptada para que diferentes carros elétricos possam ser carregados usando uma única infraestrutura.

A arquitetura modular e flexível do sistema permite que vários veículos sejam carregados ao mesmo tempo. O sistema é adequado para várias e diferentes aplicações, incluindo soluções de tarifação de frota e para o carregamento em estrada. Para ligar o sistema à rede pública de energia em Jettingen-Scheppach foi usado, um sistema configurado com duas conexões de carregamento: uma oferece uma capacidade de carga até 450 kW, e a outra pode fornecer até 175 kW. O protótipo usa a versão europeia Tipo 2 dos conectores de carregamento do sistema de carregamento combinado (CCS).

Para dar resposta ao carregamento rápido em alta capacidade, são usados ​​cabos HPC (High Power Charging) refrigerados da Phoenix Contact, que são totalmente compatíveis com CCS. O fluido de refrigeração é uma mistura amiga do ambiente de água e glicol, permitindo que o circuito de refrigeração esteja meio aberto. Isto torna a manutenção relativamente simples em comparação com sistemas hermeticamente fechados que usam óleo.

Um desafio era garantir que as mangueiras de refrigeração na linha de carregamento não fossem comprimidas quando conectadas à estação de carregamento, como aconteceria com o sistema convencional. Neste caso prejudicaria o fluxo de refrigeração e, portanto, a eficiência do arrefecimento. Um problema resolvido pela Phoenix Contact através de um duto de parede especialmente desenvolvido com interfaces definidas para transmissão de energia, comunicação e refrigeração.

Dependendo do modelo, a nova estação de recarga ultrarrápida pode ser usada para veículos equipados com sistemas de bateria de 400 V e 800 V. A capacidade de carga adapta-se automaticamente à capacidade máxima de carga permitida no lado do veículo. O tempo economizado como resultado do aumento das capacidades de carga é demonstrado no exemplo no veículo de testes BMW i3. Uma única operação de carregar de 10-80% SOC agora leva apenas 15 minutos para a bateria de alta tensão, que tem uma capacidade líquida de 57 kWh. Isto pode ser conseguido no lado do veículo por meio de uma bateria de alta voltagem especialmente desenvolvida combinada com uma estratégia de carregamento inteligente.

O último inclui pré-condicionamento preciso da temperatura de armazenamento no início do carregamento, gestão de temperatura durante a operação de carregamento e um perfil de capacidade de carga perfeitamente coordenado ao longo do tempo.

A operação de carregamento é realizada através de uma nova rede multivoltagem no lado do veículo usando um conversor CC / CC de alta tensão, transformando a tensão de entrada necessária de 800 V da estação de carregamento para os 400 V que é a tensão do sistema do veículo de pesquisa BMW i3.

O sistema HV-DC / DC também confere compatibilidade reversa ao veículo, permitindo que seja carregado em estações de carregamento antigas e futuras. Um fator chave para garantir uma operação confiável é a comunicação segura entre o veículo e a estação de carregamento. Por essa razão, as questões de estandardização relacionadas à interoperabilidade também estão a ser investigadas e a ser submetidas aos órgãos de estandardização.

O veículo de teste da Porsche com capacidade de bateria de aproximadamente 90 kWh atingiu uma capacidade de carga de mais de 400 kW, permitindo tempos de carga inferiores a três minutos nos primeiros 100 km de percurso.

O projeto de investigação “FastCharge” está a ser executado por um consórcio da indústria sob a liderança do BMW Group, e inclui a Allego GmbH, a Phoenix Contact E-Mobility GmbH, o Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG e Siemens AG.

O “FastCharge” recebeu um financiamento total de 7,8 milhões de euros do Ministério Federal Alemão dos Transportes e Infraestrutura Digital. A implementação das diretivas de financiamento está a ser coordenada pela NOW GmbH (National Organization Hydrogen e Fuel Cell Technology).

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