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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 1
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
Eléctricos
Não concordo com o acordo ortográfico
Actualidade
Automóveis
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 2
Intr
oduç
ão
Objectivos de Política Interna Redução da dependência do petróleo. Criação de emprego. Crescimento económico (Fontes de energia
locais).
Impacto Global Europa: atenuar as alterações climáticas. China: Balanceamento entre crescimento económico e poluição. Governos de todo o mundo: disponibilizam fundos para tecnologias
ambientais.
Independência Energética Fontes de energia locais reduzem volatilidade de preços. Redução de pagamentos ao exterior em divisas, a regiões instáveis do
mundo. Redução da dependência energética de poucas regiões chaves
(Rússia, Arábia saudita, Líbia Angola ,Venezuela)…
Motivações para a E-Mobilidade
E-Mobilidade:
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Intr
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Alterações ClimáticasOs líderes europeus apoiam os esforços para diminuírem os efeitos das
alterações climáticas.Os transportes são responsáveis por cerca de 15% das emissões de CO2 a
nível mundial.Em 1992, Portugal ratificou a Convenção da Nações Unidas para as Alterações
Climáticas (UNFCCC), que pediu aos países industrializados para que fizessem esforços voluntários para reduzir os gases com efeito de estufa.
A Política energética da EU é fornecer energia a preços acessíveis, contribuindo simultaneamente para maiores objectivos sociais e climáticos.
Países DesenvolvidosBaixos custos de manutenção de veículos suportam objectivos de
desenvolvimento económico.Poluição do ar urbano e o aumento acelerado das importações de
petróleo são o motor dinamizador para a electrificação.A China estabeleceu os seus objectivos de redução das emissões de
carbono da sua economia.A Falta de infra-estruturas, (redes) é um factor enorme.
Motivações para a E-Mobilidade
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 4
Intr
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Indústria Educação Mobilidade
Local de Trabalho Entretenimento Lar
Saúde Cidades Iluminação
A energia faz parte essencial de nossas vidas diárias.
Motivações para a E-Mobilidade
E-Mobilidade:
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Mudanças ClimáticasRecursos LimitadosCrescimento Demográfico
Crescimento Populacional: 7.5 bill. in 2020 (+1.1 bill.)
Megacidades:(>10 mill. pessoas) 27 megacidades em 2025
Source: UNO
Aumento do consume de electricidade.
Geopolítica:Meia dúzia de países detêm 70% das reservas de petróleo e gás natural.
Flutuações Preço Petróleo
Devido ao aumento da eficiência: - Crescimento da electrificação da Sociedade.
Objectivos:Programas políticos que visam a redução a longo prazo das emissões de CO2.
Aumento da procura de energias renováveis.
Crescimento Económico com aumento de consumo de energia eléctricaMotivações para a E-Mobilidade
E-Mobilidade:
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A definição mais aceite para desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração actual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro.
Muitas vezes, desenvolvimento, é confundido com crescimento económico, que depende do consumo crescente de energia e recursos naturais. Esse tipo de desenvolvimento tende a ser insustentável, pois leva ao esgotamento dos recursos naturais dos quais a humanidade depende.
Para ser alcançado, o desenvolvimento sustentável depende de planeamento e do reconhecimento de que os recursos naturais são finitos.
Motivações para a E-MobilidadeDesenvolvimento sustentado
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 7
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Parques de estacionamento para VE com postos de carregamento.
Centrais Eléctricas de alta eficiência asseguram o fornecimento de electricidade.
Display das Emissões de CO2
Pequenos e médios sistemas de produção de energia eléctrica são geridos e integrados no sistema da rede eléctrica.
Sistema de armazenamento de energia para compensar flutuações da rede.
Sensores wireless e medidores inteligentes para gestão eficiente das cargas, e fonte de alimentação flexíveis.
Soluções energéticas para desenvolvimento sustentávelMotivações para a E-Mobilidade
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 8
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Como vemos o problema
A Identidade ou equação de Kaya, relaciona o impacto ambiental decorrente da actividade da população, do crescimento económico e da tecnologia. Este conceito pode ser visto do ponto de vista das emissões de CO2 e da procura de energia.
Redução das emissões de CO2: Equação de Kaya
Motivações para a E-Mobilidade
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 9
Automóveis Eléctricos - 2
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160 000 EV 20% PARQUE50% PARQUEACTUAL
EMISSÕES CO2 (MTON) -8
MTON/ANO
17
9
1311
CONSUMO ENERGIA PRIMÁRIA
(MTEP)
5.8
3.3
5.34.2
-2.5 MTEP/ANO
FACTURA MOBILIDADE
(M€)
11 000
5 000
9 0007 500
- 6 000 M€/ANO
Com a introdução dos veículos (automóveis) eléctricos…(Target 2020)
Decididamente - O VE!As infraestruturas!.. Integração no Sistema Eléctrico - Equação de Kaya
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 10
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1. Energia: economia baseada no petróleo; subida do preço (transportes representam 31% do consumo de energia)
2. Ambiente: emissões (+10% das emissões de CO2 em áreas urbanas da Europa provêm de tráfego automóvel)
3. Produtividade e qualidade de vida: congestionamento (10% das estradas congestionadas diariamente; custo anual pode atingir 2% do PIB)
1. Novos paradigmas da mobilidade, novas soluções e aplicações.
2. Sistemas integrados(utilizadores–transporte–infraestrutura–território)
A Necessidade de Um Novo paradigma
O DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 11
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U.S. Department of Energy
Petróleo 94%
Natural Gás 1%outrosO que pretendemos ?
A Necessidade de Um Novo paradigm\a
O DESAFIO DA MOBILID\ADE
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 12
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O que temos ou… … o que podemos ter
O que pretendemos ?A Necessidade de Um Novo paradigma
O DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade:
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 13
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Existência:
Car sharing. Park + Ride. Park management Soluções Traffic flow . City toll (CO2 or time related) Linhas de tráfego. Transportes públicos
s/Condutor.
Novo / Futuro:
Redes individuais de tráfego.3D Expressbus.
e-Scooters0 Segways
e-Carros e-Motos
e-Barcos e-Aviões
e-Metroe-Comboio
Do fóssil ..para tudo eléctrico!
Transportes Públicos
Transportes
Individuais
A Necessidade de Um Novo paradigmaO DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 14
Automóveis Eléctricos - 2
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Um Novo paradigma? - O EV!
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 15
Automóveis Eléctricos - 2
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http://www.youtube.com/watch?v=XQWG9zriXV4Renault ZE:
A Necessidade de Um Novo paradigmaSe já mudou tanta coisa para a electricidade, porque não muda também o viajar?
Nissan Leaf: http://www.youtube.com/watch?v=Nn__9hLJKAk
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 16
Automóveis Eléctricos - 2
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A minha primeira parte, sobre automóveis eléctricos, terminou com o estabelecimento do motor automóvel a gasolina como um sucesso de consumo, a partir de mais ou menos 1910, e sua aceitação à medida que a moda reinante de transporte pessoal foi evoluindo. O resto, como dizem, é história, e a história posterior do automóvel até á presente década sido tudo a ver com petróleo. Os motores de combustão interna a pistão têm sido absolutamente dominantes no transporte automóvel, bem como no transporte marítimo, transporte ferroviário e aviação em geral, e, com poucas excepções, eles têm utilizado o combustível de derivados do petróleo.
Agora, pela primeira vez em quase um século, o motor de combustão interna está sendo contestado pelo motor eléctrico, anteriormente desacreditado, e alguns dos grandes fabricantes de automóveis estão prevendo que o veículo eléctrico puro, destronará, mais cedo ou mais tarde, o carro de motor de combustão interna. Aqui vou tentar determinar as hipóteses de isso acontecer, pois este é o melhor momento, uma que a indústria de energias alternativas está em causa.
O motor de combustão interna é uma máquina ultrapassada de 150 anos, que evoluiu no decorrer do tempo, mas que sempre gerou força de modo a converter uma energia térmica na explosão de combustível em energia mecânica para movimentar as rodas, tendo uma eficiência de no máximo 35%.
Preâmbulo
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 17
Automóveis Eléctricos - 2
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O automóvel sempre vai existir, mas precisamos de nos locomover sem destruir, precisamos migrar para uma tecnologia limpa, eficaz e renovável. Os motores eléctricos são uma saída para este problema. A electricidade é o combustível do futuro, ela é renovável, não gera resíduo, não queima e nem emana gases do efeito estufa.
A tecnologia de células de combustível a hidrogênio é outra alternativa de transporte limpo. O hidrogénio está em 90% de nosso universo, pode ser extraído da água, gerar energia e ser devolvido ao ambiente novamente em forma de água…
Preâmbulo (Cont.)
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 18
Automóveis Eléctricos - 2
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Os veículos eléctricos oferecem uma experiência de condução superior. Com uma aceleração rápida e suave, um ambiente ultra silencioso e menor emissão de gases poluentes, a sua utilização torna-se inevitável.O governo anterior, definiu um conjunto de benefícios e incentivos à aquisição de veículos eléctricos, que entretanto foram, suspensos pelo governo actual, e que se espera que sejam repostos, que são apresentados em seguida.INCENTIVOS À COMPRAOs particulares que adquirirem um dos primeiros cinco mil carros eléctricos a partir de 2010 terão direito a um incentivo no valor de cinco mil euros (DL 39/2010 de 26 de Abril).Porém, apenas os carros eléctricos que cumprem os requisitos definidos poderão beneficiar do incentivo de cinco mil euros previsto. (Portaria 468/2010 de 7 de Julho).Em seguida apresenta-se a lista de veículos elegíveis para esse incentivo.
INCENTIVOS PARA ABATEO incentivo à aquisição de um carro eléctrico pode chegar a 6.500 euros no caso de a aquisição do novo carro eléctrico ser realizada à custa do abate de um veículo em fim de vida (Art.º 38.º do DL 39/2010, de 26 de Abril).ISENÇÃO DE ISV E IUCOs veículos eléctricos estão isentos do pagamento quer do ISV - Imposto sobre Veículos quer do IUC - Imposto Único de Circulação (Lei n.º 22-A de 2007)
Preâmbulo : INCENTIVOS À AQUISIÇÃO E BENEFÍCIOS FISCAIS
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 19
Automóveis Eléctricos - 2
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DEDUÇÕES FISCAIS NA AQUISIÇÃO PARA EMPRESASA aquisição de veículos eléctricos permitirá realizar deduções em sede de IRC.Isenção fiscal em sede de IRC – As despesas com VEs estão isentas da tributação autónoma que se aplica aos veículos de empresa. Esta isenção não se aplica nem no caso de veículos híbridos nem no caso de motores de combustão (Artigo 88.º do Código do Imposto sobre o Rendimento das Pessoas Colectivas).Depreciação de VEs para efeitos fiscais – O Código do IRC prevê um aumento da taxa de depreciação permitida para VEs face aos veículos com motores de combustão interna (Artigo 34.º do Código do Imposto sobre o Rendimento das Pessoas Colectivas e Artigo 1.º da Portaria n.º 467/2010 de 7 de Julho).
OUTROS BENEFÍCIOS E VANTAGENSMANUTENÇÃOCom metade das peças utilizadas pelos veículos de combustão, as despesas com a manutenção dos veículos eléctricos são consideravelmente mais reduzidas.
Preâmbulo : INCENTIVOS À AQUISIÇÃO E BENEFÍCIOS FISCAIS
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 20
Automóveis Eléctricos - 2
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HEV – Veículo com motor de combustão interna, motor eléctrico e bateria recarregável (“Hybrid Electric Vehicle”).
PHEV –Veículo com um motor de combustão interna, motor eléctrico e bateria recarregável que pode ser ligada à rede (“Plug-in Hybrid Electric Vehicle”).
BEV –Veículo com motor eléctrico e bateria recarregável, que pode ser ligada à rede eléctrica, mas sem motor de combustão interna (“Battery Electric Vehicle”).
“BEV”? “AEV”!...AEV –Veículo com motor eléctrico e bateria recarregável, que pode ser ligada à
rede eléctrica, mas sem motor de combustão interna (“All Electric Vehicle”).
Uma questão de terminologias …
ICE – Veículo com motor de combustão interna, (“Internal Combustion Engine”).
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 21
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O paradigma existente do transporte, assenta na distribuição de energia primária em combustível líquido até ao veículo, onde é feita a conversão num pequeno motor, muito pouco eficiente.
Este paradigma tem elevadíssimas emissões de CO2 e Nox junto das áreas populacionais, onde são mais prejudiciais.
Os hidrocarbonetos são exclusivamente importados o que provoca uma grande dependência energética.
A cadeia de distribuição final dos combustíveis assenta grandemente no transporte rodoviário o que fragiliza ainda mais a segurança do abastecimento.
Extracção e RefinaçãoDistribuiçãoDistribuição finalAbastecimento
Motorização ICE
Consome L/100km eemite gCO2/km
O DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 22
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Na transição dos hidrocarbonetos para um novo Carrier energético para o sector do transporte automóvel é necessário garantir que esse novo Carrier garanta três componentes:
Maximiza a diversidade de fontes primárias de energia, incluindo renováveis. É intrinsecamente eficiente. Garante o transporte automóvel com zero emissões dos veículo.
Fonte: Agência Internacional de Energia
Só duas opções são possíveis: A Electricidade ou a Hidrogénio.
Geração de Electricidade
O DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 23
Automóveis Eléctricos - 2
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A visão é unânime por toda a Europa – com o mix de produção de electricidade existente e futuro, o paradigma da mobilidade eléctrica é sustentável do ponto de vista das emissões de gases de efeito de estufa. Mas a crise financeira, e a mudança de Governo a partir de 2011. baralharam todas estas previsões, pelo menos em Portugal.
Fonte: Eurelectric-associação da indústria eléctrica europeia
Emissões directas e indirectas de um carro médio na Europa
Hoje
Target EU2015
Target EU2020
O DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 24
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A adopção do paradigma da electrificação do transporte tem justificações fortes: Redução de emissões de gases poluentes e de efeito de estufa;Aumento da eficiência na utilização da energia;Maximização das fontes primárias de energia, incluindo as
renováveis;Redução da dependência energética externa nacional;Redução da poluição sonora do transporte nas cidades.Contudo, há que pesar as vantagens e desvantagens para os utilizadores...
Vantagens
Condução mais confortável e agradável;
Possibilidade de carregar o veículo em casa;
Custos de O&M muito inferiores.
Custo total de tempo de vida positivo dentro de poucos anos…
Desvantagens
Autonomia inferior;Tempo de carregamento;Custo das baterias;Infra-estrutura adequada e
com cobertura abrangente.
O DESAFIO DA MOBILIDADE
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 25
Automóveis Eléctricos - 2
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A grande diferença dos veículos com motor a combustão é a energia química disponível nos combustíveis que é muito superior à armazenável nas baterias.
ICE
No entanto, a fraca eficiência do ICE aproxima a comparação.O ICE tem um custo de aquisição relativamente baixo mas elevados custos de O&M.
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 26
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http://static.hsw.com.br/flash/engine.swf
A Válvula de Admissão, Balancim e mola
B Tampa das Válvulas
C Tubo de Admissão
D Cabeçote
E Água
F Bloco do motor
G Carter
H Óleo
I Comando das Válvulas
J Válvula de Escape, Balancim e mola
K Vela de ignição
L Tubo de Escape
M Pistão
N Biela
O Mancal de Biela
P Virabrequim
1 ADMISSÃO
2 COMPRESSÃO3 EXPLOSÃO
4 EXAUSTÃO Ponto Morto Superior
Centelha
Motor de combustão interna a gasolina: Funcionamento
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 27
Automóveis Eléctricos - 2
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Motor de compressão a óleo: Ciclo Diesel
1 234Injector
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 28
Automóveis Eléctricos - 2
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Motores de Combustão Interna
Sejam de que tipo forem, todos são poluentes do ar que respiramos.
É uma hipocrisia política, proibir os humanos de fumar… (que até aprovo).
E permitir, ou até incentivar, que os automóveis continuem impunemente poluindo o ar que supostamente havemos de respirar….
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 29
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Eficiência do Combustível… Tudo depende da Origem
Geração33%
Transmissão94%
Tomada-Rodas76%
Refinação82%
Transmissão98%
Bomba-Rodas16%
23%
13%
31%
80%
Well-to-Tank Tank-to-Wheels
31% 76% = 23%
80% 16% = 13%Source: http://www.nesea.org
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 30
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O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 31
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BEV
Este facto obriga a que menos energia seja armazenada nas baterias.O BEV tem um custo de aquisição alto mas diminutos custos de O&M.
O veículo eléctrico tem a motorização mais eficiente, ±89% da energia armazenada é usada, mas existe ainda a contribuição da travagem regenerativa.
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 32
Automóveis Eléctricos - 2
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Engine Loss76%
Engine
Standby8%
DrivelineLosses
3%
Driveline
Aero3%
Rolling4%
Braking6%
Fuel Tank100%
16% 13%
POWERTRAIN VEHICLE-RelatedUrban Drive Cycle Energy Balance - 2005 3 L Toyota Camry
O veículo eléctrico como solução de transporteVeículo com MCI: Perdas de Energia – Circuito Citadino
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 33
E-Mobilidade
Motor Loss10%
Motor
DrivelineLosses14%
Driveline
Aero29%
Rolling35%
Braking11%
Batteries100%
90% 76%
POWERTRAIN
Exemplo de um automóvel Eléctrico
O veículo eléctrico como solução de transporte
Veículo Eléctrico: Perdas de Energia – Circuito Citadino
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 34
Automóveis Eléctricos - 2
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• Can eliminate engine entirely
• Engine downsizing• Decoupling of engine and wheel
Engine Loss76%
Engine
DrivelineLosses
3%
Driveline
Aero3%
Rolling4%
Braking6%
Fuel Tank:100%
16% 13%
Standby8%
Micro Hybrid
Eliminates
Mild Hybrid ReducesPlug-in
Full Hybrid Reduces
Exemplo de Sistemas Híbridos
O veículo eléctrico como solução de transporte
Veículo Híbrido: Economia de Energia
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 35
Automóveis Eléctricos - 2
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O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 36
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sRetos de los concesionarios y talleres
ante el VEUm Novo paradigma? - O EV!
Bateria de iões de Lítio
Motor Eléctrico de 47 KW, Binário 180Nm
Equipamentos Electrónicos (Conversor AC/DC, Carregador ..)
Inversor
Tomada de Carga Normal(100% em 6 horas)Tomada de Carga Rápida
(80% em 30 minutos)
Exemplo de um automóvel Eléctrico
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 37
Automóveis Eléctricos - 2
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É assim tão diferente do carro tradicional?
Sistemas EléctricosSistemas ExternosInteriorMotorTransmissãoElementos estruturais e Revestimento Externo
Plataforma
Tecto
Sistema Externo de Absorção de energia.
Elementos Móveis:Portas + Capo + Porta traseira +Tecto Solar
Vidros
Módulos/ Sistemas Funcionais
O veículo eléctrico como solução de transporte
Travões
Módulos/ Sistemas Funcionais
Direcção
Suspensão
Transmissão
Travão de mão
SubChassis
Rodas
Módulos/ Sistemas Funcionais
Geração Potência
Escape
Lubrificação
Alimentação de combustível
Alimentação de Ar
Sistema de refrigeração
Sistema de arranque
Desaparece
Módulos/ Sistemas Funcionais
Assentos
Cintos Segurança
Air Bag
Pedaleira
Sistema Direcção
Sist. Velocidades
Sistema Travão de estacionamentoPainel Instrumentos
Climatização
RevestimentosAnti-roubo11
Módulos/ Sistemas Funcionais
Iluminação Exterior
Sinalização acústica
Limpa Vidros
Retrovisor
Sistemas Estéticos
Mais Simples
Mais Simples
Módulos/ Sistemas Funcionais
Geração e Armazena-mento de Electricidade
Distribuição eléctrica e de Dados
Baterias de Propulsão
Conversores
Cablagem de Potência
Reguladores
Gestão de Energia…
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 38
Automóveis Eléctricos - 2
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System Architecture of HEV/EV
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 39
Automóveis Eléctricos - 2
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O Motor Eléctrico
Não deita Fumo… Nem suja…. Não precisa de água.. Não precisa de combustível - carrega-se em casa… Não faz barulho… Grande arranque.. - Pouca autonomia…
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 40
Automóveis Eléctricos - 2
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Existem dois tipos de design de transmissão: Um em que um motor eléctrico apenas substitui um motor de combustão interna, e outro que utiliza rodas motoras ou motores alojados diretamente em cada roda ( tecnologia In-wheel).
O veículo eléctrico como solução de transporteO Motor EléctricoUm veículo eléctrico (EV)
utiliza um motor eléctrico para a propulsão, em vez de um motor de combustão interna.
Os EVs não utilizam combustíveis fósseis, em vez disso, são 100% alimentados por energia eléctrica armazenada em Packs de baterias contidas a bordo.
Durante a travagem, o motor eléctrico funciona como gerador e recarrega as baterias através da conversão da energia cinética em energia para o veículo eléctrico.
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 41
Automóveis Eléctricos - 2
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2009 – Motor Honda FCX Clarityhttp://alternativefuels.about.com
Gear Box
Counter Gear
Final Gear
Differential Gear
Traction Motor
Drive ShaftRotor Shaft
Rotor
Stator
O Motor Eléctrico
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 42
Automóveis Eléctricos - 2
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O Motor único Eléctrico
O veículo eléctrico como solução de transporte
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 43
Automóveis Eléctricos - 2
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Com dois motores acoplados directamente á rodas
O veículo eléctrico como solução de transporte
Conventional Alloy Wheel
Vehicle Suspension
Coils & Power Electronic/ Micro Inverters
Wheel Bearing
Rotor
Stator
http://www.youtube.com/watch?v=i1uTR-8KarE&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=kmJTsHcZMFQ&feature=player_embedded
In-Whell Motor
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 44
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Cell
4Cell Module
Pack (88 Series connected)
Pack de Baterias
O veículo eléctrico como solução de transporte
2 Modules 4 Cells type
10 Modules 8 Cells type
Air Flow
Battery Tray
Battery Modules
Exhaust Fan
Battery Tray Cover
Air Conditioned
Air duct
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 45
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Battery Management System Pack de Baterias
O veículo eléctrico como solução de transporte
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Sistema de Controlo (Battery Control Unit) usada nos EV’s Pack de Baterias
O veículo eléctrico como solução de transporte
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O veículo eléctrico como solução de transporte
Paradigma do automóvel eléctrico: Alimentar cavalos!... …Com Baterias Pack de Baterias
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O veículo eléctrico como solução de transporte Pack de Baterias
Assim, o custo, a massa, e o volume do sistema, pode ser reduzido, e pode ser obtido um desempenho significativamente melhor.
Um veículo eléctrico, pode utilizar uma combinação de diferentes fontes de energia; desde Células combustível (FCS), baterias e supercapacitores (SCs) para alimentar o sistema de accionamento eléctrico…
A fonte de energia principal, bateria ou Célula combustível, é assistida por um ou mais dispositivos de armazenamento de energia.
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Geralmente, os EVs e os HEVs usam motores trifásicos “brushless”, para a propulsão elétrica. Como a bateria do veículo fornece uma corrente contínua DC, ela precisa ser convertida para uma corrente alternada trifásica.
O veículo eléctrico como solução de transporteInverter Block Diagram
Um inversor é usado para este fim. Um inversor de três fases, que é composto de dispositivos de potência, converte a DC para AC durante a aceleração (potência) e converte AC em DC durante a travagem (regeneração).
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O veículo eléctrico como solução de transporteInverter Block Diagram
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 51
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A energia eléctrica gerada por um motor de accionamento do veículo durante a travagem e a energia armazenada no Pack de baterias, tem uma tensão elevada (normalmente superior a 100 V). Ela tem de ser convertida para a tensão típica para acessórios (12 V ou 24 V). Um conversor DC-DC é usado para este propósito.
O veículo eléctrico como solução de transporteDC-DC Converter Block Diagram
As configurações diferentes de alimentação de Evs, mostram que, pelo menos, um conversor DC / DC é necessário para a interface da FCs, a bateria ou o módulo Supercapacitores….
Isto elimina a necessidade de um alternador que equipa os automóveis convencionais.
Veículos movidos por motores elétricos podem gerar eletricidade usando um motor de combustão interna ou durante a travagem.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 52
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O veículo eléctrico como solução de transporteTravagem Regenerativa
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EVs 101
Motor/Generator
Battery Fuel
Transmission
Engine
Fuel
Transmission
Engine
Battery
Transmission
Motor/Generator
Eléctrico - BateriaHíbridoConvencional
O veículo eléctrico como solução de transporte Electrificação
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 54
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Tanque
Cilindro
GNV
Hidrogénio
Eletricidade
H2
GNV/H2
Célula a combustível
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VEH Paralelo
O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos
Gasolina
Álcool
Diesel/Biodiesel
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 55
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VEH Paralelo
Tanque
Cilindro
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Hidrogênio
GNV/H2
Tanque
Sistemas Híbridos – Plug - In
Gasolina
Álcool
Diesel/Biodiesel
Gasolina
Álcool Diesel/Biodiesel
O veículo eléctrico como solução de transporte
Eletricidade
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O Veículo é um….
Se tem…Stops/starts automático - desliga o
motor no para-arranque conforme o tráfico.
Usa travagem regenerativa, e opera a mais de 60 volts
Usa um motor eléctrico, que assiste o motor de combustão.
Por vezes pode só usar tracção eléctrica.
Recarrega as baterias numa tomada eléctrica, para extensão de autonomia a electricidade.
Grau de Hibridização…
Source: http://www.hybridcenter.org/hybrid-center-how-hybrid-cars-work-under-the-hood.html
Micro Híbrido
Citroën C3
Mild Híbrido
Honda Insight
Plug-in Híbrido
Chevy Volt
Full Híbrido
Toyota PriusEficiência
O veículo eléctrico como solução de transporte
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 57
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1901 - Lohner-Porsche Mixte
Ferdinand Porche, empregado por Lohner, chegou à conclusão lógica em 1901 introduzindo o "Mixte" veículo / conceito de transmissão: Em vez de um Pack de baterias enorme, um motor de combustão interna construído pela empresa alemã Daimler, que provido de um gerador eléctrico, alimentava os motores eléctricos ( in wheel drive) normalmente montadas nas rodas dianteiras, mas facilmente extensíveis ás 4 rodas, e uma pequena bateria (para a maior fiabilidade do veículo).
Desta forma, Porsche criou o primeiro veículo eléctrico híbrido a gasolina da história, suficientemente confiável, embora as engrenagens e acoplamentos não estivessem disponíveis na época, ele optou por torná-lo um híbrido de série, um arranjo mais comum actualmente nos motores diesel-elétrico ou locomotivas turbo elétricas, do que em automóveis. “in wheel Drive”,
Tecnologias – “In wheel drive”O veículo eléctrico como solução de transporte
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 58
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 59
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos – Série
A potência propulsora é transmitida do gerador aos eixos de transmissão ou directamente às rodas através de um ou mais motores eléctricos. Isto significa que o motor de combustão funciona sempre no ponto ideal, mesmo quando são necessárias velocidades elevadas para o arranque e a aceleração.
A transmissão híbrida em série não tem qualquer ligação mecânica entre o motor de combustão e as rodas. Em ligação com um gerador, o motor de combustão tem como objectivo único gerar potência.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 60
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos – Série com carregamento a ICE, Flywheel e supercondensador.
Um volante de inércia (flywheel), travagem regenerativa e Supercondensadores, são sistemas de gestão adicionais de energia.
Sendo os dois primeiro de aproveitamento de energia, os supercondensadores melhoram a resposta instantânea, devido á sua curva de resposta de carga máxima praticamente instantânea e descarga lenta… sendo de melhor resposta que a das baterias…
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 61
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos
MCI a 4 temposMotor EléctricoGerador/Motor arranque
Distribuidor de Potência
http://thebatteryclinic.co.nz/repair-my-hybrid/repair-hybrid-engine/
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 62
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http://www.fueleconomy.gov/feg/hybridAnimation/swfs/hybridframe.html
O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 63
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos – Série a hidrogénio
No essencial, é um carro eléctrico, sendo que neste caso, o gerador de electricidade é uma célula combustível a hidrogénio (fuel cell). Tudo o resto é um carro eléctrico série.
A electricidade produzida pela Célula combustível, pode ir directa para o motor eléctrico, ou recarregar as baterias e os utracondensadores, que são mais dois sistemas, que melhoram a eficiência e resposta instantânea do complexo sistema de controlo da energia, que inclui também um volante de inércia (flywheel) e travagem regenerativa.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 64
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos – Série a hidrogénio
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 65
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O hidrogénio (combustível) é canalizado através das placas de campo de fluxo para o Ânodo, na parte superior da célula, enquanto que o oxidante (oxigénio ou ar) é canalizada para a Cátodo pelo outro lado da Célula.
A Membrana electrólita de Polímero (PEM) permite somente a passagem através dela de iões positivos (protões) para o Cátodo. Os electrões, de carga negativa passam através do circuito exterior criando uma corrente eléctrica.
No ânodo, um catalisador de platina faz com que o hidrogénio se divida em iões positivos de hidrogénio (protões) e electrões carregados negativamente.
No cátodo, os electrões e os iões de hidrogénio carregados positivamente, combinam-se com o oxigénio para formar água que flui para fora do Célula e calor.
(PEM - Protons Exchange Membrane )
O veículo eléctrico como solução de transporte Série a hidrogénio - PEMFC: Protons Exchange Membrane Fuel Cell
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 66
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O veículo eléctrico como solução de transporte Fuel Cell – Série a hidrogénio PEMFC: Protons Exchange Membrane Fuel Cell
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 67
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O veículo eléctrico como solução de transporte Fuel Cell – Série a hidrogénio PEMFC: Protons Exchange Membrane Fuel Cell
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 68
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http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/651-ballard-shows-how-a-fuel-cell-works-video.htm
O veículo eléctrico como solução de transporte Fuel Cell – Série a hidrogénio PEMFC: Protons Exchange Membrane Fuel Cell
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 69
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos – Paralelo
Além disso, o motor eléctrico pode ser instalado na caixa de transmissão, de uma forma economizadora de espaço. Isto tem a vantagem de poderem ser utilizadas as transmissões disponíveis, com as suas vantagens no que se refere à dinâmica de condução. O sistema híbrido em paralelo também pode ser concebido como micro-sistema híbrido, sistema híbrido intermédio ou sistema híbrido completo e é adequado para a aplicação tanto em automóveis de passageiros como em veículos comerciais.
No caso do sistema híbrido em paralelo, a transmissão do motor de combustão e a transmissão eléctrica são ligadas em paralelo. Podem ser utilizadas em separado ou em conjunto. O sistema híbrido em paralelo pode funcionar apenas com um motor eléctrico, o que representa uma economia de custos.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 70
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O veículo eléctrico como solução de transporte Sistemas Híbridos Mistos – Série-Paralelo
Pode usar só o motor eléctrico ou usar simultaneamente o motor eléctrico e o motor de combustão interna para que se consiga atingir uma melhor eficiência. Também, caso seja necessário, o sistema pode gerar electricidade usando o gerador ao mesmo tempo que acciona as rodas para deslocar o veículo.
Este sistema combina o sistema híbrido série com o sistema híbrido paralelo de forma a maximizar os benefícios dos dois sistemas. Tem um gerador e um motor eléctrico que também pode funcionar como gerador dependendo das condições de utilização.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 71
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Source: EVWorldwire
Em 2020 previa-se (no tempo do Sócrates) que em Portugal existiriam 160.000 veículos eléctricos. Agora… Os que há devem de ir para o lixo!...
Previsões
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 72
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Um Novo paradigma? - O VE!
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 73
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Veículo Baterias
Electricidade&
Carregamentos
Serviços de VE’s
…Mas para torná-los práticos, no dia-a-dia, temos que pensar para além do veículo!...
Carregador de bordo.Tecnologias de Comunicações de Bordo.Cabo de Carregamento. …
Comunicações de carga inteligente.Percurso, facturação.. Serviços de assistência remota.…
Serviços avançados de Baterias.
…
Soluções de pagamentos e cobranças.Gestão eléctrica individual para VE’s.….
Decididamente - O VE!
As infraestruturas!...
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 74
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Mercado de Electricidade.
Ligação bidireccional à rede eléctrica.
Monitorização Eléctrica residencial em tempo real.
Os VE’s e a sua infraestrutura, têm de ser considerados como um sistema integrado:Os VE’s precisam de uma infraestrutura
para carregamento.Desafios de Standerização da rede eléctrica
pela crescente participação das energias renováveis.
Os VE’s podem estabilizar a rede eléctrica como baterias móveis.
Tecnologias de comunicação e informação, permitirão a interacção entre os VE’s, ligações residenciais e rede eléctrica.
Decididamente - O VE!
As infraestruturas!...
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 75
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200 Kms Ou mais por carga, com carregamento de nível 2 durante 4-8 horas.
Fontes de EnergiaOs veículos eléctricos serão alimentados por energia vinda das fontes tradicionais e das fontes de energia renováveis.
Postos de Carga ComerciaisEstarão disponíveis nas ruas, centros comerciais, estações de abastecimento de combustíveis, e outros locais de estacionamento.
Novos materiais leves Novo designs, criaram EV’s mais potentes e eficientes do que nunca.
Melhores bateriasPermitem maiores distâncias com menos tempo de recarga. Também “Battery Swap Shops”
Emissões Reduzidas EV´s com reduzidas emissões de CO2, tornam a rede eléctrica 30% mais limpa.
Soluções de FinanciamentoSerão implementadas soluções financeiras acessíveis e incentivos fiscais.
Opções de CarregamentoExistirão várias opções de carga inclusivamente na sua habitação.
Redes InteligentesTransmitirão informação para as estações de carregamento, de modo uma gestão eficiente da capacidade da rede, e uma melhor gestão dos custo dos carregamentos, do consumidor final.
Rede de InfraestruturasExistirá uma rede de apoio e assistência a veículos eléctricos, estações de carregamento, transformação e medida de electricidade.
Decididamente - O VE!
As infraestruturas!...
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 76
Automóveis Eléctricos - 2
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Decididamente - O VE!As infraestruturas!.. Integração no Sistema Eléctrico
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 77
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A Electricidade, não é armazenável….
É necessário um equilíbrio instantâneo entre a geração e o consumo…
Excesso de consumoExcesso de geração
Equilíbrio entre a produção e o consumo de energia eléctrica
Decididamente - O VE!As infraestruturas!.. Integração no Sistema Eléctrico
Produção Consumo
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 78
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Decididamente - O VE!As infraestruturas!.. Integração no Sistema Eléctrico
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 79
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Uma rede eléctrica inteligente integrada numa infra-estrutura inteligente de pagamentos, permite ás concessionárias gerir a procura de carga e influenciar o seu comportamento através de preços estratégicos.
Postos comerciais de carga rápida atraem os proprietários de EV’s, a locais de venda e oferecem oportunidades de publicidade e outras mais valias aos operadores dos postos.
Sistemas de Carregamento Residencial permitem que os proprietários de EV´s monitorem a saúde da bateria e controlem a sua carga baseados em informações de preço em tempo real.
Estações de Carga rápida instaladas em locais estratégicos, inclusive nos postos tradicionais de abastecimento e locais de paragem para descanso, oferecem oportunidades convenientes de recarga.
Sistemas discretos e seguros de carregamento de rua oferecem amplas oportunidades de tarifação em bairros residenciais e zonas comerciais urbanas.
Sistemas de carregamentos em zonas de escritórios e parques de estacionamento oferecem oportunidades para cobrança de estacionamento dos funcionários e cargas cronometradas pelas estruturas de estacionamento.
Decididamente - O VE!As infraestruturas!.. Integração no Sistema Eléctrico
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 80
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O veículo eléctrico existe há mais de 100 anos e teve várias alturas, no passado em que pareceu que ia finalmente ser adoptado, mas tal não aconteceu…
O que é diferente agora? O preço do petróleo. A evolução das baterias.
DesvantagensAutonomia inferior;Tempo de carregamento;Custo das baterias;
Infra-estrutura adequada e com cobertura abrangente.
1913 – Carga de Veículo eléctrico
2011 – Posto de carregamento Mobie.eParadigma do veículo eléctrico
2011 – Carga de Veículo eléctrico
Decididamente - O VE!As infraestruturas!.. Integração no Sistema Eléctrico
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 81
E-Mobilidade
AS CIDADES AS REDES DE ENERGIA
AS SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS
PENSAR…As infraestruturas – Mobi.E
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obi.E
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 82
E-MobilidadeAs infraestruturas – Mobi.E
Flash
M
obi.E
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 83
E-Mobilidade
http://video.autohoje.com/play.php?vid=1855
M
obi.E
As infraestruturas – Mobi.EVídeo
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 84
Automóveis Eléctricos - 2
Padrões são essenciais para o avanço das tecnologias, Indústrias e Indivíduos.As infraestruturas!.. Normas ...
Decididamente - O VE!
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 85
Automóveis Eléctricos - 2
Topologias de Carregamento
Comunicações de Carregamento
Conector de Carregamento
IEC 62196-2 IEC 62196-3IEC 62196-1SAE J1772
IEC 61850-x
IEC 61851-24
IEC 61439-5
IEC 61851-1
IEC 61851-21
IEC 61851-22
IEC 61851-23IEC 61851-24
SegurançaIEC 61140IEC 62040IEC 60529
IEC 60364-7-722ISO 6469-3
Decididamente - O VE!
As infraestruturas!.. Normas ...
ISO/IEC 15118
IEC 62196 : Fichas, tomadas, engates e entradas de veículos.IEC 61851 : Sistema de carga condutora para veículos eléctricos.IEC 61850 : Communication networks and systems for power utility interface ISO/IEC 15118 : Interface de Comunicações V2G (Vehicle to grid Communication interface).
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 86
Automóveis Eléctricos - 2
Normas relevantes para a interface de carregamento (Europa e EUA)
Conectores
1
Comunicações
2
Topologias de Carga
4
ISO/IEC 15118
IEC 61851-21
IEC 62196-1
Segurança
3
IEC 60529
ISO 6469-3
SAE J2931/1SAE J2847/1
SAE J1766SAE J2344SAE J2929SAE J2578SAE J2464SAE J2380
IEC 62196-2
IEC 62196-3
IEC 61850IEC 61851-1
IEC 60364-7-722
SAEJ1772
IEC 61851-24
IEC 61851-22
IEC 61851-23
ISO 17409
SAE J2847/2
SAE J2847/3
SAE J2847/4
SAE J2847/5
SAE J2847/6
SAE J2931/2
SAE J2931/3
SAE J2931/4
SAE J2931/5
SAE J2931/6
SAE J2931/7
IEEE P2030/.1/.2/.3 IEEE P1547/.1/.2/.3
IEEE P1901/.2
SAE J2836/1
SAE J2836/2
SAE J2836/3
SAE J2836/4
SAE J2836/5
SAE J2836/6
SAE J2953/1SAE J2953/2
Interoperacionalidade
5
IEEE 80211P
Electric Vehicle Safety Technical Symposium
Decididamente - O VE!
As infraestruturas!.. Normas ...
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 87
E-Mobilidade
Contract IDEV Roaming concept.EV Payment concept.
IEC/ISO 14443 series: Identification cards -Contactless integrated circuit cards - Proximity cards.IEC/ISO 7816 series : Identification cards - Integrated circuit cards.IEC/ISO 9594 series: information technology-Opensystems interconnection.
EV wireless data link layer.DC charging communications
IEC/ISO 15118-1: General information and use-case definition.IEC/ISO 15118-2: Protocol definitions.IEC/ISO 15118-3: Wired physical and data link layer requirements.
CEN/CENELEC Focus Group on European Electro-Mobility
IEC 61851 Annex A: Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements:Control pilot function through a control pilot circuit using PWM modulation and a control pilot wire.
SmartGrid standards:EC 61850-7-420 ed. 2: Basic communicationstructure - Distributed energy resources.IEC 62056 series: Electricity metering Data exchange for meter reading tariff, and load control.
Decididamente - O VE!
As infraestruturas!.. Normas...
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 88
Automóveis Eléctricos - 2
Existem no mundo mais de 100 modelos de fichas e tomadas elétricas. Embora a tentativa de se instaurar um padrão universal tenha sido, até agora, frustrada, a expectativa é de que a globalização consiga maior adesão da unificação em médio ou longo prazo.
Para os viajantes, recarregar o telemóvel, o portátil ou a câmara fotográfica quando se está de passagem em diversos países é sempre uma grande complicação. Além dos preparativos que toda viagem exige, quando o roteiro é fazer um tour pela Europa, por exemplo, quase nunca nos lembramos do adaptador de tomada, mas quando lá estamos nos damos conta do quão complicado é utilizar a eletricidade do velho continente. Isso porque, mesmo que você leve um adaptador que encaixe na tomada de Paris, fatalmente, ele não poderá ser utilizado em Londres. Se passar pela Alemanha, lá também terá de procurar um adaptador local. E se for para outro continente, a situação se complicará ainda mais. Como as tensões em que um ou outro país opera também variam, além do adaptador de fichas, era necessário ainda um transformador de tensão, que as fontes universais vieram resolver, para que nenhum acidente com o equipamento ou com a tomada ocorra.
Isto acontece porque cada país possui seu padrão de fichas e tomadas. Alguns países, pela proximidade e/ou afinidade, acabaram, ao longo do tempo, incorporando padrões semelhantes, mas, via de regra, cada mercado instituiu o seu modelo. Especialistas dizem que, com a globalização cada vez mais presente, a tendência é que haja um padrão universal, mas, para se chegar nesse ponto, ainda há uma grande fila de questões a serem resolvidas, envolvendo técnica e interesses políticos e mercadológicos. Isso sem contar a mudança de cultura e de história que envolve a adoção desses padrões por cada uma das regiões.
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Normalização: Standards Fichas e Tomadas domésticas
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 89
Automóveis Eléctricos - 2
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Normalização: Standards
http://www.iec.ch/worldplugs/list_bylocation.htm
Fichas e Tomadas domésticas: A Nível mundial
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 90
Automóveis Eléctricos - 2
http://fam-oud.nl/~plugsocket/EuropePlugsSockets.html
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Normalização: Standards Fichas e Tomadas domésticas: Na Europa
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 91
Automóveis Eléctricos - 2
Esta é, em essência, um dos obstáculos que tem impedido a adopção generalizada de veículos eléctricos até à data: fabricantes diferentes de ambos EVs e seus carregadores têm utilizado fichas e tomadas incompatíveis.
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ecto
res
Normalização: Standards Fichas e Tomadas para carregamento de Veículos Eléctricos (Evs)
Além da proliferação de diferentes tipos e formas de fichas e tomadas eléctricas domésticas, imagine o cenário seguinte:
E se as diferentes marcas de automóveis tivessem portas de abastecimento de combustível incompatíveis, para que as estações gasolineiras tivessem que usar diferentes tamanhos e formas de bicos das suas bombas, para acomodar apenas o veículo a sua marca preferida?
É muito cedo para declarar vitória completa, mas parece que os "padrões" para fichas e tomadas para EVs, podem surgir nos próximos anos. Seguidamente estão as alternativas propostas.
Esta falta de cooperação e trabalho em equipa sempre foi um problema com a nossa espécie. Pense: VHS vs Beta, Mac vs Windows, QWERTY vs DVORAK, DVD vs Blueray, esquerda versus com volante à direita, polegadas vs centímetros, firewire vs USB ... a lista nunca mais acaba….
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 92
Automóveis Eléctricos - 2
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Normalização: Standards Fichas e Tomadas para carregamento de Veículos Eléctricos (Evs)
A vaga actual de automóveis eléctricos, foi originada no japão a partir de 1997, depois do fracasso dos EV1 da GM em 1996. Daí que grande parte das inovações e até normas e standards tenham origem no japão.
Um exemplo disso, é o “Leaf” da Nissan que vem equipado com duas tomadas de carga, sob o capot frontal.
A carga Rápida da esquerda e a carga normal da direita, com conectores diferentes mas já “normalizados“ e com uma infraestrutura completa no Japão.
Tomada de carga Rápida DC-JARI TEPCO CHAdeMo
Tomada de carga NormalYazaki AC-J1772
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 93
Automóveis Eléctricos - 2
Yazaki Standards:Carga NormalA ficha Yazaki/SAE J1772 Type 1
Carga Rápida
Normalização: Standards
CHAdeMO Standards-JARI TEPCO
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 94
Automóveis Eléctricos - 2
Yazaki - SAE Standard J1772 Type 1:Carga Normal AC
Normalização: Standards
AC – L1AC – L2 Ground – N/G Pilot- CPProximity Detector - PP
SAE J1772™ Type 1: A SAE -Society of Automotive Engineers, adoptou este standard, desde os tempos dos EV1s. Actualmente para carregamentos AC até 240V 20 KW(80A). AC Level 1/2.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 95
Automóveis Eléctricos - 2
SAE Standard J1772/ IEC 61851 : Protocolo de sinalização
Normalização: Standards
AC – L1AC – L2 Ground – N/G Pilot- CPProximity Detector - PP
O equipamento de carga assinala a presença de entrada AC.O veículo detecta ficha através do circuito de proximidade (PP),(o veículo não pode mover-se enquanto estiver
conectado).Começam as funções do “Control Pilot” CP
O equipamento de carga detecta a ligação ao EV. O equipamentos de carga indica a prontidão ao EV para fornecer energia. São determinados os requisitos de ventilação do EV.
O equipamento de carga alimenta o EV.O EV controla o fluxo de carga.EV e equipamentos de carga, monitorizam continuamente a continuidade da Terra (Ground).A carga continua, tal como determinado pelo EV.A carga pode ser interrompida por desligar a ficha do veículo.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 96
Automóveis Eléctricos - 2
SAE Standard J1772/ IEC 61851 : Protocolo de sinalizaçãoNormalização: Standards
AC – L1AC – L2 Ground – N/G/PE Pilot- CPProximity Detector - PP
A estação de carga envia uma onda quadrada de 1000 Hz através do contacto piloto (CP), que é ligada de volta para a terra protegida no lado do veículo por meio de uma resistência R3 e do díodo D1 (faixa de tensão ± 12 V ± 0,4 V). Os fios condutores das estações de carregamento públicas estão sempre mortos se o circuito de CP-PE estiver aberto, embora o padrão permita que uma corrente de carga como no Modo 1 (máximo 16 A). Se o circuito estiver fechado, então a estação de carga também pode testar a terra de proteção para funcionar. O veículo pode solicitar um estado de carga através de uma resistência:
2700 Ω ("veículo detectado"), que não requer o carregamento. 880 Ω o veículo está "pronto" para ser carregado.240 Ω pedido do veículo “com ventilação“. Não tem um efeito exterior, mas a corrente de carga será
desligada, se não houver ventilação disponível.A estação de carregamento pode usar o sinal para descrever a corrente máxima que está disponível a partir da
estação de carregamento, com a ajuda da modulação de largura de impulso: a PWM 16% é um máximo de 10 A, a PWM 25% é de 16A, no máximo, a 50 % PWM é de um máximo de 32A e um de 90% PWM assinala uma opção de carga rápida (63A).
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 97
Automóveis Eléctricos - 2
SAE Standard J1772/ IEC 61851 : Protocolo de sinalizaçãoNormalização: Standards
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 98
Automóveis Eléctricos - 2Normalização: Standards
CHAdeMO Standard Carga Rápida
Terra (Ground)
Carga – Start/Stop 1
Não ligado
Carga - Sim/Não
Tensão DC (-)
CAN-H Check á ligação Tensão DC (+)
CAN-L
Carga – Start/Stop 2
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O carregamento CHAdeMO é um carregamento rápido DC. Ele está projetado para uso de tensões de 600V DC, capazes de carregar 80% de uma bateria de EV, em menos de 30 minutos.
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 99
Automóveis Eléctricos - 2
JARI JEVS/G105
GroundCharging enable
DC (+) DC (-)
Start chargingsignal
Manípulo
Botão de destravamento
Punho
LED de carga
Diapositivo de Bloqueio
Normalização: Standards CHAdeMO Standard Carga Rápida
Connection CheckCharging readysignal
CAN
500 VDC at 200 A (100KW)Typical -- 208V/3-phase, 240V/3-phase, 480V/3-phase, etc
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 100
Automóveis Eléctricos - 2
CHAdeMO StandardNormalização: Standards
Carga Rápida
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 101
Automóveis Eléctricos - 2Normalização: Standards
CHAdeMO Standard Carga Rápida
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 102
Automóveis Eléctricos - 2
EV Connector
EV Contactor Control Relay
Power Supply (+)
Power Supply (-)
Charger 12V Charger Start/Stop 1
Charger Start/Stop 2
Connection CheckCharger 12V Charging
Enable/DisableOn Board 12V
Ignition 12V
Ground Wire
CAN-H
CAN-L
Power Lines
Analog Control Lines
CAN BUS
Terra (Ground)
Carga – Start/Stop 1
Não ligado
Carga - Sim/Não
Tensão DC (-)
CAN-H Check á ligação Tensão DC (+)
CAN-L
Carga – Start/Stop 2
d1
d2
jk
f
g
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Normalização: Standards CHAdeMO Standard Carga Rápida
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High level Communications
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 103
Automóveis Eléctricos - 2CHAdeMO StandardNormalização: Standards Carga Rápida
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 104
Automóveis Eléctricos - 2Normalização: Standards CHAdeMO Standard Carga Rápida
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 105
Automóveis Eléctricos - 2
ECU
On Board Battery
Entrada3 Fases480V 4
DC current output
2 Charging enabling signal
1 Operating Status
3 Charging command value
Posto de Carregamento DC
Normalização: Standards
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CHAdeMO Standard Carga Rápida
100kW (500V/200A)
Control Area Network
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 106
Automóveis Eléctricos - 2
SAE J1772 - Type 1
As infraestruturas – E.U.A. SAE Standards:
Carga Rápida DC Carga Normal AC
Nos Estados Unidos os standards adoptados são os da SAE J1772, tal qual como no Japão, embora nem todos os construtores de EV’s já as tenham seguido, como por exemplo a Tesla!... Que tem fichas próprias, mas com adaptadores para postos de carga públicos.
Normalização: Standards
Apesar da carga rápida ter sido desenvolvida há muitos anos com os conectores CHAdeMO, só recentemente a Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE), americana, atrasada no projeto, decidiu propor um padrão diferente de “Tudo em um”….
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 107
Automóveis Eléctricos - 2Normalização: Standards
SAE J1772 ‘Combo Type 1 "para carga AC e DC de
As infraestruturas – E.U.A. SAE Standards:
Até agora, (início de 2013) havia um padrão de carregamento rápido em uso generalizado, CHAdeMO. Este foi desenvolvido no Japão e está disponível em carros elétricos da Nissan, Mitsubishi e mais algumas empresas japonesas e instalado um pouco por todos os países. Outras companhias de Evs, têm ignorado este padrão, e de facto a SAE está-se movendo fortemente para um padrão diferente de carregamento rápido. Tornando a normalização numa bagunça.
O mundo dos EVs tem feito um grande esforço, no sentido de um único padrão de carregamento para veículos elétricos, o J1772. Mas o J1772 só lida com velocidades modestas de carga, não com carregamento rápido. No mundo de carregamento rápido, temos vários padrões de enfrentar…Normalização? – Não, negócios!...
Existe uma controvérsia sobre isso, que tem inflamado alguns observadores . Ou seja CHAdeMO é um sistema existente que poderia ser adoptado, mas o comité SAE recusou-se a fazê-lo. Embora existam algumas razões técnicas citadas pela comissão, há uma visão em que o Comité (GM) tem uma motivação monetária para atrasar a aprovação de carregamento rápido. Adoptando CHAdeMO beneficiaria Nissan (e Mitsubishi), porque o “Leaf” e “i-Miev”, ambos podem ser adquiridos com as tomadas de carga rápida CHAdeMO. A GM e a Nissan estão numa batalha de mercado pela supremacia entre o “Volt“ e do “Leaf”.
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500VDC/200A
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 108
Automóveis Eléctricos - 2Normalização: Standards
SAE J1772 ‘Combo Type 1 "para carga AC e DC de
As infraestruturas – E.U.A. SAE Standards:
O comité SAE já aprovou um novo conector baseado no conector J1772 existente, que é maior e incorpora pinos extras para o transporte de uma fonte DC de alta corrente. O trabalho de normalização do conector não está terminado, mas já há projetos de implantação equipamentos em estações de carregamento.
Isso coloca a adopção do Sistema de carregamento Combo SAE J1772 Type 1 vários anos em direção ao futuro, deixando os compradores da atual onda de veículos elétricos com nenhuma forma de carregamento rápido… Mas a guerra, ainda agora começou!
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DC
500VDC/200A
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 109
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – E.U.A.
SAE J1772 - Type 1
As infraestruturas – E.U.A. SAE Standards:Normalização: Standards
SAE J1772 ‘Combo Type 1 "para carga AC e DC de
SAE J1772 – Combo Type 1
O novo SAE J1772 “Combo Type 1“, solução que dá mais um salto em direção à normalização do mercado mundial de fabricantes de veículos eléctricos EVs / PHEVs. A norma está prevista para permitir o carregamento tanto a AC níveis 1 e 2 como o carregamento rápido DC, por meio de uma única tomada no veículo. Os Fabricantes teriam assim um acoplador em EV / PHEVs para todos os mercados, independentemente das diferenças de sistemas elétricos e locais de carregamento, de país para país. Integrar os diferentes tipos de carregamento, e também aumentar grandemente a funcionalidade e a comodidade de operação dos veículos.
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500VDC/200A
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 110
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – E.U.A. SAE Standards:Normalização: Standards
SAE J1772 ‘Combo Type 1 "para carga AC e DC de
SAE J1772 - Type 1
SAE J1772 – Combo Type 1
A implementações PLC, baseada na IEEE 1901-2010, banda larga mais madura, robusta e avançada do mundo sobre comunicações através de redes eléctrica. O Protocolo Inter-Sistema impede a interferência quando as diferentes implementações PLC são operadas em estreita proximidade uma da outra.
A SAE J1772 vai mais longe, definindo ainda ma possível norma de comunicações exclusivas entre um EV / PHEV, posto de carregamento, e Redes Eléctricas Inteligentes (Smart grid-V2G). Power Line Communications (PLC) é definida na norma SAE J1772, como a tecnologia de comunicações que permite que o veículo comunique com a rede eléctrica , sem a necessidade de alterações, tais como a adição de um outros pinos na arquitectura engate da ficha, com protocolo “HomePlug Green Phy” para redes eléctricas inteligentes.
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 111
Automóveis Eléctricos - 2
Permite que um veículo, através de uma única tomada de entrada, possa fazer toda a gama de cargas disponíveis para Evs, contrariamente ao sistema de carga rápida japonês CHAdeMO, e do sistema da China, que têm tomadas diferentes para carregamentos AC e DC. A parte superior corresponde á primeira geração da ficha J1772 Type 1, com os pinos inferiores para carga DC, deixados em aberto. O novo "conector combo" é semelhante ao da primeira geração, mas também incorpora os pinos para se encaixar na parte inferior da ficha para carga rápida DC. Vai começar a ser implementada nos EUA, a partir de 2013.
500VDC/200A
SAE J1772 – Combo Type 1
Inlet Connector
As infraestruturas – E.U.A. SAE Standards:Normalização: Standards
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 112
Automóveis Eléctricos - 2
Terminologia SAE para Configuração/Quantificação de carregamentos para Evs.
SAE J1772 -AC level 1120V, 1.4 kW @ 12 amp120V, 1.9 kW 16 ampPEV indudes on-board chargerEst. charge time:PEV: 7hrs (SOC— 0% to full)BEV: l7hrs (SOC — 20% to full)
SAE J1772 -AC level 2PEV indudes on-board charger240V, up to 19.2 kW (80 A)Est. charge time for 3.3 kW on-board chargerPEV: 3 hrs (SOC -0% to full)BEV: 7 hrs (SOC — 20% to full)Est. charge time for 7 kW on-board chargerPEV: 1.5 hrs (SOC. 0% to full)BEV: 35 hrs (SOC — 20% to full)Est. charge time for 20 kW on-board chargerPEV: 22 mm. (SOC - 0% to full)BEV: 1.2 hrs (SOC — 20% to full)
SAE J1772 -DC level 1EVSE includes an off-board charger200-500 V DC, up to 40 kW (80 A)
Est. charge time (20 kw off-board charger):
PHEV: 22 min. (SOC - 0% to 8O%)BEV: 1.2 hrs. (SOC — 20% to 100%)
SAE J1772 -DC level 2EVSE includes an off-board charger200-500V DC, up to 100 kW (200A)Est. charge time (45 kW off-board charger):
PHEV: 10 min. (SOC — 0% to 8O%)BEV: 20 min. (SOC —20% to 80%)
Voltages are nominal configuration voltages, not coupler ratings.Rated power is at nominal configuration operating voltage and coupler rated current.Ideal charge times assume 90% efficient chargers, 150W to 12V loads and no balancing of Traction Battery Pack.
Notes:1) BEV (25 kWh usable pack size) charging always starts at 20% SOC, faster than a 1C rate (total capacity charged in one hour) will also
stop at 80% SOC instead of 100%2) PHEV can start from 0% SOC since the hybrid mode is available. vet. 100312
Normalização: E.U.A. Standards – SAE Standards
SAE J1772 -DC level 3EVSE includes an off-board charger200-600V DC, up to 240kW (400A)Est. charge time (45 kW off-board charger):
BEV: ˂ 10 min. (SOC -20% to 80%)
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 113
Automóveis Eléctricos - 2
Carga AC – Modo 1, 2 e 3
As infraestruturas – CHINA GB Standards: GB/T part 2
440VAC 32A (380V 63A)
Normalização: Standards
A norma IEC61851 utilizada na Europa e na China derivou da J1772 e tem exigências similares, adaptadas para as tensões de rede AC europeias e asiáticas . As diferenças de terminologia são superficiais. Sempre que a norma SAE descreve "métodos" e "níveis", as Normas IEC falam sobre "modos", que são praticamente o mesmo. A maior diferença é física
IEC 61851 E J1772 terminologia
(IEC 62196-2) "Type 2 Connector”
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 114
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – CHINA GB StandardsNormalização: Standards
PECPCC
L N
NC1
NC1
GB AC Connector(Vehicle side)
GB AC Inlet(Vehicle side)
Electrical Bolt
PE
CP CC
LN
NC2
NC2
GB DC Connector(Vehicle side)
CC2
CC1
PEPE
CC1
Electrical BoltCC2 S+S-
DC- DC+
GB DC Inlet(Vehicle side)
A- A+
S-S+
DC-DC+
A+ A-
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 115
Automóveis Eléctricos - 2
Carga Rápida DC
DC 750Vmax.125/250A
As infraestruturas – CHINA GB Standards: GB/T part 3Normalização: Standards
Este é o sistema de carregamento DC mais potente existente actualmente, sendo que os chineses já consideram outra opção com vista ao carregamento de baterias mais potentes para veículos pesados de transporte, na ordem dos 1000VDC e … muitos amperes!
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 116
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – CHINA GB Standards:Normalização: Standards
GB/T Connection set of conductive charging for electric vehiclePart 1 General requirements—corresponding to IEC 62196-1Part 2 AC charge coupler—corresponding to IEC 62196-2Part 3 DC charge coupler—corresponding to IEC 62196-3
DC
AC
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 117
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Coreia do SulNormalização: Standards
Idêntico ao japonês, mas com especificações próprias.A Coreia do Sul lançou o seu próprio standard nacional em matéria de EVs e infraestruturas recarga. Enquanto isso, EUA e Europa estão tentando impor os seus próprios padrões "locais“ a nível global.
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 118
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Coreia do SulNormalização: Standards
KS C AAAA : Carga condutiva– Plug, socket outlet, connector and inlet para AC monofásica
L1L2/N
PECP CS
440VAC 32A (380V 63A)
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 119
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Coreia do SulNormalização: Standards
KS C AAAA - SAE J1772
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 120
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Coreia do SulNormalização: Standards
KS C CCCC : Carga condutiva– Plug, socket outlet, connector and inlet para DC.
GroundCharging enable
DC (+) DC (-)
Start chargingsignal
Connection CheckCharging readysignal
CAN
Manípulo
Botão de destravamento
Punho
LED de carga
Diapositivo de Bloqueio
500 VDC (150A)
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 121
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Europa IEC 62196Normalização: Standards
A Comissão Europeia, inexplicavelmente, adoptou como “Standard Europeu" para 240V, o que parece ser uma variação simplificada no projeto alemão da Mennekes em vez do standard J1772 americano. Devido a diferenças de tensão entre outros motivos!$$$...
(IEC 62196-2) "Type 2 Connector".VDE-AR-E 2623-2-2 da MENNEKES
AC – L3 AC – L2
AC – L1
Ground – PE
Neutral
Pilot- CP Proximity - PP
500V AC/DC , MAX 140 A
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 122
Automóveis Eléctricos - 2
PPPE
CPN L1
L2L3
Type 2 AC Socket(Charging station side)
Type 2 AC Plug(Charging station side)
PP CPPE
NL1
L2 L3
As infraestruturas – Europa IEC 62196-2 Type 2 ConnectorNormalização: Standards
Type 2 AC Inlet(Vehicle side)
L1PP
PECP
N
L2 L3
Type 2 AC Connector(Vehicle side)
L1PPPECPN
L3 L2
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 123
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Europa IEC 62196Normalização: Standards
(IEC 62196-2) "Type 2 Connector". Possibilidades AC
1- fase 3- faseAplicações IEC 62196-2 Type 2
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 124
Automóveis Eléctricos - 2
max. 500V AC 1 x 70A AC
AC Monofásica
AC Trifásicamax. 500VAC 3 x 63A AC;
DC (Low)max. 500 DC 1x 80A
DC (Mid)max. 500 DC 1x 140A
As infraestruturas – Europa IEC 62196Normalização: Standards
(IEC 62196-2) "Type 2 Connector". Todas as possibilidades
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 125
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Europa IEC 62196Normalização: Standards
(IEC 62196-2) "Type 3C Connector". Lado do EVSEA Europa, ainda está muito longe de uma normalização (Standards), nem sequer a nível de tomadas e
fichas eléctricas domésticas, com normas e fichas que diferem muitas vezes de país para país. A nível da mobilidade eléctrica, passa-se o mesmo. Devido a normas nacionais de segurança, em França e em Itália, e também devido a uma guerra comercial com a empresa alemã Mennekes, a EU teve que adoptar, este conector (SCAME), para o lado dos carregadores públicos AC Modo 3 (16/32A)
A particularidade é que os pinos e a ligação só se fazem, depois das fichas, quer do lado do veículo como do lado do posto de carregamento, estarem devidamente encaixadas.
Tomada Ficha
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 126
Automóveis Eléctricos - 2
7 pinos (L1, L2, L3, N, PE, CP, PP) *Até 400 V AC, 32 A, 3 fases (21 kW)
Ficha/Tomada trifásica proposta pela (SCAME / EV Plug Alliance) com shutters.
As infraestruturas – Europa IEC 62196Normalização: Standards
(IEC 62196-2) "Type 3C Connector". Lado do EVSE
TomadaFicha
400 V AC, 32 A, 3 fases (21 kW)
AC – L3
N
Ground/PE
Proximity -PPContrl Pilot-CP
AC – L2
AC – L1
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Adaptadores
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 127
Automóveis Eléctricos - 2
Características Type 1 Type 2 Type 3
Fase Monofase Monofase / Trifase Monofase / Trifase
Corrente 32 A 70 A (monofase) 63 A 32 A
Tensão 250 V 500 V 500 V
Nº Pinos 5 7 5 ou 7
Obturador Não Não Sim
Esquema
SAE J1772
Uma disputa entre Alemanha, Itália e França está retardando a adopção de um padrão único para as tomadas para recarga das baterias de carros eléctricos europeus. A decisão deveria ter sido tomada pela União Europeia no último dia 31 de Março de 2011, mas foi adiada. Era esperado que o padrão proposto pela Alemanha fosse o escolhido, mas franceses e italianos se opuseram, alegando que o dispositivo não tem um sistema de fechamento de segurança para proteger crianças de choques acidentais…Ficou só nos países citados, na parte dos postos de Carga
Mennekes
VDE-AR-E 2623-2-2
Scame
EV Plug Alliance
As infraestruturas – Europa IEC 62196Normalização: Standards
(IEC 62196-2) "Type 3C Connector". Lado do EVSE
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 128
Automóveis Eléctricos - 2
A Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, General Motors, Porsche e Volkswagen, demonstraram o sistema combinado de carregamento rápido DC, no “Electric Vehicle Symposium (EVS26) em 2012. A tomada universal do veículo, integra a fase de carregamento AC, carregamento trifásico AC, carregamento DC, e carregamento ultrarrápido DC, que lhe permite recarregar carros elétricos nos EUA e na Europa em menos de 20 minutos (100 KW). Este método, de uma única tomada para carregamento dos veículos eléctricos, já foi adoptado nos EUA , pela SAE, e na Europa pela IEC, como standard a equipar os veículos eléctricos a partir de 2013.
Estes construtores, assumiram transformar este modelo em padrão universal, deixando de fora os sistemas já existentes de carregamento rápido, japonês CHAdeMO, e o sistema chinês e Sul Coreano, na intensão de que mais tarde só exista este padrão, mas com duas variantes: uma Americana SAE J1772 “Combo Type 1” e outra europeia IEC 62196-3 “Combo Type 2” com normas e padrões idênticos, mas fisicamente diferentes com o sistema de comunicação PLC (Power Line Communications) e compatível com os sistemas de carregamento AC existentes.
De fora fica também a Tesla, que para o seu Roadster Modelo S, acha que este modelo de carregamento não serve, por ser fraco, e que levaria na melhor das hipóteses a 3 horas para o carregamento, indicando que iria incrementar uma infraestrutura proprietária, nos EUA, e á base de energias limpas e grátis para os proprietários do seu modelo “S”..
Normalização: Standards EUA - EU As infraestruturas – Europa IEC 62196-3 Universal AC/DC Coupler
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 129
Automóveis Eléctricos - 2
Combo 2 Inlet for EuropeIEC 62196-3 850V – 200A
As infraestruturas – Europa IEC 62196-3 Universal AC/DC CouplerNormalização: Standards EUA - EU
Combo 1 Inlet for US SAE J1772 “Combo Type 1 600V-200A
A Integração da AC e DC numa única entrada, proporciona grande liberdade no design e no projeto do veículo. As dimensões mecânicas da tomada são altamente otimizadas.
Na IEC 62196-3, os acopladores associados com o sistema combinado de carga são referidos como configuração de "C“. Os acopladores incluem não apenas os tipos 1 e 2 (IEC 62196-2), introduzidos para aplicações AC, mas as palavras "Combo 1" e "Combo 2" , que foram concebidos para a condução de correntes maiores até 200 A. A Figura mostra as tomadas (Inlet) do sistema combinado de carregamento, na parte do veículo, compatíveis com carregamento AC e DC.
O mesmo Padrão (Standard) … mas
fisicamente diferentes$$$???
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 130
Automóveis Eléctricos - 2
PE
CP PP
DC- DC+
COMBO 2 Connector
DC+ DC-
PE CPPP
L1 N
L2 L3
Normalização: Standards EUA - EU
COMBO 2 Inlet
As infraestruturas – Europa IEC 62196-3 Universal AC/DC Coupler
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O sistema “COMBO” foi desenvolvido para todos os mercados internacionais de veículos e cria um padrão uniforme com idênticos sistemas elétricos, controladores de carga, dimensões de pacote e os mecanismos de segurança.
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 131
Automóveis Eléctricos - 2
http://video.phoenixcontact.com/computeranimation/2011/11_1_111_001_Combined_AC_DC_Charging_System_Type_2.flv
max. 500V AC 3 x 63A ou 1 x 70A
AC Monofásica ou trifásica
AC/DC (Low)max. 500VAC/DC 3 x 63A AC; 1 x 70A AC; 1x80A DC
DC (Mid)max. 500V DC1x 140A
˃500V DC1 x 200A
As infraestruturas – Europa IEC 62196-3Normalização: Standards
850V - 200A DC
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 132
Automóveis Eléctricos - 2
850V - 200A DC
As infraestruturas – Europa IEC 62196-3 Universal AC/DC Coupler - FuncionamentoNormalização: Standards EUA - EU
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1-InserçãoO CP faz contato e indica para o controlo de carga que o conector está inserido corretamente.
2- Bloqueio ACPara garantir a posição, o bloqueio é activado para a unidade de AC.
3- CargaO veículo é carregado com DC.
4- Carga completaO LED “Charging” LED (Icon bateria) indica quando o processo de carga está completo.
5- Desbloqueio ACA ficha de carga desbloqueia automaticamente.
6 - Remova o conectorO LED de bloqueio (cadeado) indica quando o conector pode ser removido.
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 133
Automóveis Eléctricos - 2
http://www.youtube.com/watch?v=zg2-_2jWXdg
Normalização: Standards As infraestruturas – Europa IEC 62196-3 Universal AC/DC Coupler - Funcionamento
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 134
Automóveis Eléctricos - 2
Verificação de conexão correcta da tomada.Verificação da continuidade de terra de protecção.Alimentação e corte de da tomada (tomada morta).
L1- Entrada AC fase 1.L2 - Entrada AC fase 2.L3 – Entrada AC fase 3.N- Entrada Neutro.
G- Entrada Ground (Terra).PP- Pilot Proximity Detector.CP- Control Pilot.
Eléctrodo em contacto comtodo o chassis e partes decontacto directo.
Detecta ainserçãoda ficha.
Desconexão da tomada sem tensão.Comunicação de controlo de corrente.Outras capacidades de comunicação com o veículo.
As infraestruturas – Europa IEC 62196 –Control PilotNormalização: Standards
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 135
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Europa IEC 62196 –Control PilotNormalização: Standards
Uso de acordo com rede monofásica ou trifásica
Sem resistências na tomada
Sem comutadores nas fichas
Diferenças versus norma SAE J1772
Exemplo: Carga Modo 3 (AC Rápido 63A) usando o acoplador do básico do veículo, ligado a um posto de carregamento público, com o piloto de controlo, em simultâneas com codificação actual da carga e detecção de proximidade.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 136
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Europa IEC 62196 –Control PilotNormalização: Standards
AC LEVEL 3 AND AC LEVEL 2 System Configuration
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 137
Automóveis Eléctricos - 2
As infraestruturas – Europa IEC 62196 –Control PilotNormalização: Standards
SILICON
Typical Pilot Line Circuitry
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 138
Automóveis Eléctricos - 2
Verification of Vehicle Connection
EVSE Ready to Supply Energy
EV Ready to Accept Energy
Determination of Indoor Ventilation
EVSE Current Capacity
Verification of Equipment Grounding Continuity
Control Pilot : PWM Diagram
SAE Standard J1772/ IEC 61851 : Protocolo de sinalizaçãoNormalização: Standards
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 139
Automóveis Eléctricos - 2
Design para todo os tipos de Carga.Uso do sistema Combo DC.Compatibilidade de comunicação para carga AC e DC (PLC).
SAE Standard J1772/ IEC 61851 : Power Line Communications (PLC)Normalização: Standards
Control Unit with Pilot Evaloation
and PLC
DC Contactor
DC Contactor
On Board HV Network and
Battery
AC charge Unit (Single or 3
phases)
Vehicle Connector Vehicle ConnectorInlet
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 140
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Europa
Standards:
MODE 1,2,3 AC/ DC (L/M) CHARGING
MODE 4 DC CHARGING
MODE 1,2,AC CHARGING
IEC 61851 E J1772
SAE J1772™ Type 1:
(IEC 62196-2) "Type 2 Connector".
AC/DC CHARGING
IEC 62196-3
JARI JEVS/CHAdeMO
Em implementação
Neste momento na Europa existe uma bagunça. Há um pouco de tudo.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 141
Automóveis Eléctricos - 2
INLET
CONNECTOR
CONNECTOR(female terminals)
INLET
PLUG(male terminals)
OUTLET
As infraestruturas – EuropaNeste momento na Europa existe uma bagunça. Há um pouco de tudo.Posto de Carregamento VeículoCarregamento AC
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 142
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturas – EuropaStandards: IEC 61851
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 143
Automóveis Eléctricos - 2
O conceito “COMBO” permite uma interface única no veículo para carregamento global para AC e DC.
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As infraestruturas – EuropaStandards: IEC 61851 e SAEJ1772
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 144
Automóveis Eléctricos - 2
Tensão Fases Modos
AC
1 Fase AC Modo 1
1/3 Fases AC Modo 2
1/3 Fases AC Modo 3
DC
200A Modo 4
350A Modo 4
400A Modo 4
As infraestruturas – Modos de CarregamentoOpções de carregamentos disponíveis actualmente
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 145
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Europa
Comparação entre Sistemas
Os sistemas de carregamento AC, são sempre mais lentos….
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 146
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Normalização de Standards
Cenários possíveis depois da normalização
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 147
E-Mobilidade
Diferentes tipos de "baterias" para alimentar um EVBaterias: Chumbo - ácido, NiMH, iões de Lítio… Super Condensador, Ultracondensador, Condensador de dupla camada… Célula Combustível (Fuel Cell).
Vários métodos de carregamento para um EV
Carga condutiva - através de acoplador e cabo:Carregamento indutivo - carregamento sem fio;Comutação da bateria - mudar rapidamente a bateria;Célula de combustível - recarga de hidrogénio.
Carga Condutiva:O carregador condutivo utiliza um conector que faz a ligação eléctrica directa, de metal-a-metal, através da tomada de carga interna do veículo.
Geralmente classificada de carga normal e carga rápida.Existem actualmente múltiplos padrões e conectores do mundo.
As infraestruturas – Modos de Carregamento
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 148
E-MobilidadeAs infraestruturas – Modos de Carregamento
Carga Condutiva:Quanta energia é necessária para atingir semelhantes tempos de carregamento em
relação ao reabastecimento de veículos com motores de combustão?
Tempo de reabastecimento do veículo ICETaxa de fluxo de enchimento da estação ≈ 20 litros por minuto;Eficiência de combustível de veículo ICE ≈ 8 litros/100 km;Tempo de reabastecimento em torno de 20 segundos para 100 km
Energia necessária para abastecer um EV tão rápido quanto um veículo ICEO consumo de energia ≈ 15 kWh para 100 km.
Para abastecer tempo tão rápida como veículo ICE exigem 15kWh em 20s.Potência de carga exigida ≈ 4,5 MW
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 149
E-MobilidadeAs infraestruturas – Modos de Carregamento
Carga Condutiva:
VantagensDesign simples, que pode ser tão simples como ligar uma ficha á tomada
doméstica;Menor custo de implantação porque as fonte de alimentação estão disponíveis e
acessíveis;Projeto padrão e amplamente apoiada pelas construtoras auto e pelos governos;Velocidade de carregamento disponíveis com a opção de carregamento normal e
carregamento rápido;Tecnologia madura, o carregador é fiável e de alta eficiência (> 90%).
DesvantagensSem padrão universal, diferentes conetores e fichas de região para região;Carregamento lento, em comparação com o reabastecimento de combustível.
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 150
E-MobilidadeAs infraestruturas – Modos de Carregamento
Carga Condutiva: Carregador interno (on board) e carregador externo
Carregador AC on-board Características optimizadas Carregador flexível: aceita AC tanto de 3 fases com monofásica.Alta potência, para encurtar o tempo de carga especialmente crítico
para EVs com bateria recarregável grande.O tamanho compacto e peso leve para evitar uma sobrecarga
adicional sobre o EV.
Robustez, para resistir a vibrações, acidentes, e condução operacional adversa.Compatível com os padrões de carga diferentes (IEC, GB, SAE).Alta eficiência.Sem manutenção.Longa duração e fiabilidade.Emissão harmónica baixa com alto PFC, imune quebras de tensão.Bidirecional, capacidade de fluxo de energia compatível com apoio a V2G.Baixo custo. ExtraAdaptável a multistandards e conectores.Controlo e monitoramento remoto de carregamento em tempo real, compatibilidade com
carregamento inteligente… M
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 151
E-MobilidadeAs infraestruturas – Modos de Carregamento
Carga Condutiva: Carregador DC off-board para EV
Alta potência, para encurtar o tempo de carga especialmente crítico para EVs com bateria recarregável grande.
O tamanho compacto e peso leve para facilitar a instalação e economia de espaço.
Multi-porto, para servir mais clientes ao mesmo tempo.Robusto a Intempéries / design à prova de poeira para operar em
condições adversas.Seguro e simples de usar.Compatível com os vários padrões de carga (por exemplo CHAdeMO, GB,
IEC).Baixo O & M custo.Longa duração e fiabilidade.Emissão harmônica baixa com alta PFC, imune a quebras de tensão.Controlo e monitoramento remoto de carregamento em tempo real,
compatibilidade com carregamento inteligente…Bidirecional, capacidade de fluxo de energia compatível com apoio a V2G. Baixo custo.
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 152
E-Mobilidade
Modo 1: - Carregamento lento (6-8H): Neste modo de carregamento doméstico, o veículo eléctrico (EV) está ligado à rede de electricidade, monofásica de 250V ou 480V trifásica máximos, através de uma ficha standerizada com pino de Terra, usando o carregador “ON-Board” do veículo, não excedendo os 16A (3.7kW). Este modo também requer protecções de limite de corrente e picos de tensão no lado da rede. Sem proteção em linha do cabo de carregamento. Nenhuma comunicação com o veículo. Este modo de carregamento é proibido nos EUA, devido a protecções relacionadas com o circuito Terra.
Caixa de Protecção
Rede
IEC 61851-1 "Modo 1”
As infraestruturas – Modos de Carregamento
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Protecção de corrente
residual
Protecção de picos de
corrente e curto circuitos
Tomada Schuko
Cabo SAE J1772 Type 1
Cabo IEC2196-2 Type 2
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 153
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Modos de Carregamento
Modo 1: - Carregamento lento (6-8H):
No entanto, pelo menos para a Europa, devido a uma guerra de interesses económicos, entre Alemanha, França e Itália, com os Americanos a assistirem ainda não está definido um standard, que tanto os chineses como os japoneses e Americanos já definiram… Assim, cada fabricante … faz á sua maneira…
O Nissan LEAF fornece é fornecido com um cabo de carregamento de 6 metros, o que lhe permite carregar o veículo nos postos de carga públicos, em cerca de 8 horas com 220v – 16A.
A instalação e manutenção dos pontos de carregamento a que se refere o artigo 1.º obedecem aos seguintes requisitos técnicos:a) As tomadas devem estar localizadas a uma distância ao solo entre 0,4 m e 1,5 m;b) O índice de protecção da tomada deve ser o adequado ao local da instalação, mas não inferior a
norma a estabelecer pelo director -geral de Energia e Geologia;c) O circuito que alimenta a tomada deve ser preferencialmente dedicado exclusivamente a essa função
e deve ser protegido por um disjuntor de sobreintensidade;d) A instalação eléctrica que alimenta o equipamento de carregamento ou no próprio equipamento deve
ser instalado um dispositivo de protecção diferencial (RCD) com calibre não inferior a ≤ 30 mA.
Portaria n.º 252/2011 de 27 de Junho
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 154
Automóveis Eléctricos - 2
Modo 2: - Carregamento lento (6-8H): Neste modo de carregamento doméstico, se a instalação estiver preparada, o veículo eléctrico (EV) está ligado à rede de electricidade, monofásica de 250V ou 480V trifásica máximos, através de uma ficha standerizada com pino de Terra, juntamente com uma “Control Box” com função de “Pilot” e circuito de protecção de choque eléctrico, usando o carregador “ON-Board” do veículo, não excedendo os 32A (7kW s). Este modo também requer protecções de limite de corrente e picos de tensão no lado da rede.
Rede
IEC 61851-1 "Modo 2”
As infraestruturas – Modos de Carregamento
Protecção de corrente
residual
Protecção de picos de
corrente e curto circuitos
Tomada Schuko
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Caixa de ProtecçãoControl Box
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 155
Automóveis Eléctricos - 2
Modo 2: - Carregamento Normal (6-8H): Num posto de carregamento público da rede Mobi.e, com a instalação preparada, ligada à rede de electricidade, monofásica de 250V ou 480V trifásica, através de uma ficha standerizada com pino de Terra ( Ficha industrial azul de 3 pinos), juntamente com uma “Control Box” com função de “Pilot”.
As infraestruturas – Modos de Carregamento
Estes postos encontram-se situados na via pública, em locais privados de acesso público como parques de estacionamento, centros comerciais e hotéis e ainda em estacionamentos privados em garagem.
Posto de Carga MOBI.E
adaptador schuko/IEC 60309
Control Box
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 156
Automóveis Eléctricos - 2
Charger: Level 1 & 2As infraestruturas – Modos de Carregamento
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 157
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Modos de Carregamento
Modo 2: - Carregadores caseiros (Home chargers):
Ford NissanEfacec
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 158
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Modos de CarregamentoCablagens para Modo 1-2:
adaptador schuko/IEC 60309
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 159
Automóveis Eléctricos - 2
Modo 3: - Carregamento Rápido AC (30 m – 80%): Num posto de carregamento público da rede Mobi.e, com a instalação preparada, ligada à rede de electricidade, monofásica de 250VAC ou 480VAC trifásica, com a função de controlo de carga “Pilot” entre o sistema interno de carga do veículo eléctrico, e o módulo de controlo do posto de carga (EVSE). Tipicamente 32A/7kW monofásica, ou até 63A/43kW em trifásico
Cabo IEC2196-2 Type 2
Posto de Carga MOBI.E
Rede
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As infraestruturas – Modos de Carregamento
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 160
Automóveis Eléctricos - 2
Monofase ou trifase Max. corrente: 16 ou 63 A (AC) Max. voltagem: 400 V
As infraestruturas – Modos de CarregamentoModo 3: IEC2196-2 Type 3c
Foi proposta pela Itália e França em várias versões (com shutters) e tem as seguintes características:
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 161
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Modos de CarregamentoModo 3: IEC2196-2 Type 3c - Adaptadores
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 162
Automóveis Eléctricos - 2
Modo 3 : - Em lugares de carregamento reservados para o efeito, contando com uma distribuição equitativa e uniforme de tomadas em modo 3 com conectores tipo 2 (Mennekes)
As infraestruturas – Modos de Carregamento
Cabo IEC2196-2 Type 2
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 163
Automóveis Eléctricos - 2
Modo 4 - Carregamento Rápido DC (30m): Neste modo de carregamento, em vias de trânsito rápido, o veículo eléctrico (EV) está ligado um posto de carregamento com um carregador específico e com fichas e conectores próprios, permanentemente ligado à rede de electricidade trifásica AC, convertida para DC, com potências > 50KW e com correntes de carregamento DC até 400A. Os circuito de protecção de choque eléctrico, Função “Pilot”, controlo de distância, e protocolos de comunicação com o veículo, estão incorporados na estação de carregamento, O protocolo existente é o japonês CHAdeMO. Faz parte das Infraestruturas instaladas pelas concessionárias responsáveis pela mobilidade eléctrica.
Posto de Carregamento
Rede
IEC 61851-1 "Modo 4”
As infraestruturas – Modos de Carregamento
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 164
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturas – Posto de Carregamento DC “Modo 4”
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 165
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas – Modos de Carregamento
Modo 4: - Carregadores rápidos (DC) CHAdeMO
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 166
Automóveis Eléctricos - 2
A Efacec é uma das primeiras empresas mundiais a ter os carregadores rápidos para veículos eléctricos certificados pela Associação CHAdeMO, com sede no Japão.
As infraestruturasModo 4: - Carregadores “tudo em 1”
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E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 167
Automóveis Eléctricos - 2
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irele
ss C
harg
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As infraestruturas – Modos de CarregamentoCarga Indutiva: Carga Wireless
A transferência Indutiva de energia (IPT), ou carregamento sem fios, usa acoplamento de ressonância magnética para transferir a energia, a partir de um bloco de transmissão no chão, para uma almofada receptora, no carro elétrico.
Vantagens:Facilidade de usar, em vez de ter de ligar um cabo de energia, o veículo pode ser colocada no ou perto
de um prato de carga.Menor risco de choque elétrico, uma vez que não há contatos expostos em comparação com carga
condutiva.Pode permitir carregamento dinâmico, permitindo o carregamento enquanto EV está em movimento.Desvantagens:Menor eficiência e transferência de energia Custo de desenvolvimento adicional Emissão EMI.
Para a carga, o EV simplesmente tem que ser estacionado ou mesmo conduzido sobre uma placa.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 168
Automóveis Eléctricos - 2
Wardenclyffe,USA,1899 : A alta frequência irradiada da bobine de Nikola Tesla, poderia acender as lâmpadas fluorescentes (como néon) a 25 Milhas de distância sem usar qualquer fio.
No final do século XIX, a ideia de que a electricidade poderia ser “canalizada” para acender uma lâmpada, provocou uma corrida louca para determinar , qual a melhor maneira de distribui-la. Foi Nikola Tesla quem desenhou a primeira central hídrica de corrente alterna do Mundo, nas cataratas do Niágara, que possibilitou a distribuição da energia eléctrica, contra as ideias de Thomas Edison que insistia na DC . No entanto a ideia de Tesla, era e distribuição universal de electricidade, e sem fios….
Em Wardenclyffe, Long Island, ele construiu uma torre com 57 metros de altura, para essa finalidade, e informou o seu financiador J.P. Morgan que tinha transmitido, electricidade para Los Angels a 3900 Km de distância com perdas de apenas 2% (hoje as perdas são de cerca de 30%). Morgan não gostou da ideia, pois tinha investido na distribuição com fios, e despediu Tesla antes de acabar o trabalho….
Nikola TeslaCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 169
Automóveis Eléctricos - 2
Nikola TeslaCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Transmissor Receptor
Bobine Primário
Grossa
Fina
GrossaFinaBobine Secundário
Condensador
A alta frequência irradiada da bobine de Nikola Tesla era transportada, pelas camadas da atmosfera e só era necessária uma antena e um circuito sintonizado, onde a electricidade fosse precisa!....
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 170
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Princípios do IPTExiste uma corrente no fio (I).Esta corrente produz um campo magnético (H).A bobina ao interceptar este campo tem a tensão (V)
induzida, e alimenta uma lâmpada.Requer um gerador de alta frequência.Precisa de controladores modernos.
Podem ser usadas 3 tecnologias:Indução magnética;Via rádio.Ressonância Magnética;Bobine
Emissora
Bobine receptora
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As teorias de Nikola Tesla, não foram testadas nem desenvolvidas... O que temos é o que se segue…
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 171
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturasCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Princípios do IPTa) Indução ElectromagnéticaPela variação da intensidade do fluxo que passa através das
bobines, é utilizada a força electromotriz resultante. O princípio é o mesmo que o utilizado em transformadores, etc.
Campo electromagnético na sua maioria contido (blindado) entre ferrites.
A Indução eletromagnética usa o fluxo magnético entre duas bobines para transmitir energia eléctrica, e já está em uso prático em aplicações de carregamentos sem fios, de telemóveis e similares.
Bobine Emissora
Bobine receptora
grandes quantidades de energia podem ser transmitidas por indução eletromagnética, mas o receptor deve de estar alinhado com o transmissor e deve ter uma bateria.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 172
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturasCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Princípios do IPTb) Via ondas rádioA abordagem de recepção de rádio usa a energia das ondas
de rádio para carregar ou operar terminais. Apenas um retificador (mostrado em vermelho) é necessário para converter a forma de onda recebeu AC em DC, essencialmente a mesma tecnologia usada, desde os receptores a cristal há mais de uma centena de anos atrás.
Via recepção de ondas rádio só se pode transmitir alguns a dezenas de mW, o que torna impossível para recarregamento de um aparelho em uma ou duas horas, mas suficiente para lidar com requisitos de energia de um telemóvel em standby.
Carregamento via rádio servirá para dispositivos de baixa potência que operam dentro de um raio de 10 metros, a partir do transmissor, para carregar as baterias em implantes médicos, aparelhos auditivos, relógios e aparelhos de entretenimento. O carregamento via Rádio também pode ativar avançados RFID chips (Radio Frequency IDentification) através de indução ressonante reforçada.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 173
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturasCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Princípios do IPT LC Ressonante Campo
Magnético
Dielétrico Campo Eléctrico
A Ressonância de campos eléctricos ou campos magnéticos, não de campos electromagnéticos. A Ressonância utiliza o mesmo princípio de ressonância que entre dois pêndulos, usando campos elétricos ou magnéticos em vez de campos electromagnéticos , e foi proposta pela primeira vez pelo MIT. Partes de indução e de RF, sistema capaz de alimentar os equipamentos de 1 sala!...
c ) Ressonância Magnética;
Campo magnético irradiante, não blindado.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 174
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturasCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 175
Automóveis Eléctricos - 2
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As infraestruturasCarregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Princípios do IPTc) Via ondas rádio - RFIDTransponders indutivamente acoplados
quase sempre são operados de forma passiva. Isto significa que toda a energia necessária para o funcionamento dum circuito tem de ser fornecida pelo leitor. Para este fim, a bobina de antena do leitor gera um forte campo electromagnético, de alta frequência, que penetra na secção transversal da bobina e da área da superfície em torno da bobina.
Uma vez que o comprimento de onda da faixa de frequências utilizadas (<135 kHz : 2400 m, 13,56 MHz: 22,1 m) é várias vezes maior do que a distância entre a antena do leitor e o transponder, o campo electromagnético pode ser tratado como um campo magnético simples no que diz respeito à distância entre a antena do receptor e do transponder. Sistema actualmente usado, em portagens de auto estradas, bilhetes de metro, autocarros, sistemas de acesso restrito, etc.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 176
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento sem fios (IPT- Induction Power Transfer) – Carga Wireless
Princípios do IPT – Indução de calor
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 177
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo - Carga Wireless- utilidades
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Carregamento por indução é uma alternativa quando é necessário uma transmissão de energia sem contactos. Com esta abordagem de carga, um campo electromagnético é utilizado para transferir a energia entre dois objectos. Portanto, essa técnica pode carregar um dispositivo sem contatos.
Receiver
Actualmente já muito utilizado para carregamento de dispositivos electrónicos portáteis (telemóveis, i-Pads I-Pods, Tablets.. Etc.) , pode também ser utilizado para carregamento de Evs.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 178
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)
Claro que para que seja possível este recarregamento, o carro tem de estar adaptado para o sistema wireless, mas sem dúvida que é um avanço significativo na forma de como os carros eléctricos, a curto prazo poderão tornar-se cada vez mais uma solução responsável e amiga do ambiente, disponível para todos.
Trata-se de um tapete de recarregamento wireless, que permite fazer não só o recarregamento dos carros eléctricos, como dá acesso a dados estatísticos de consumos de energia, estado de carregamento, entre outros.
Basicamente é um carregador sem fios em tudo semelhante aos que já existem para os telemóveis, mas em tamanho maior.
Bateria Fonte de Alimentação
Controlo(Inverter)
Rectificadores
Secondary Coil Primary Coil
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 179
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 180
Automóveis Eléctricos - 2
B
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D2
L2L1
As infraestruturasCarregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)
O acoplamento é determinada pela distância entre os indutores (z) e pelo tamanho relativo (D2 / D). O acoplamento é ainda determinado pela forma dos enrolamentos e pelo ângulo entre as mesmos.
O princípio básico dum sistema de transferência de energia indutivamente acoplado, é constituído por uma bobine L1, transmissora, e uma bobine receptora L2. Ambas as bobines formam um sistema de indutores magneticamente acoplado. Uma corrente alternada na bobina transmissora gera um campo magnético que induz uma tensão na bobine receptora.
Esta tensão pode ser utilizada para alimentar um dispositivo móvel ou carregar uma bateria.
A eficiência da transferência de energia depende do acoplamento entre os indutores e da sua qualidade.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 181
Automóveis Eléctricos - 2
Air Core
Magnetic Core
As infraestruturasCarregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)O acoplamento é ainda determinado pela forma dos enrolamentos e pelo ângulo entre os
mesmos.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 182
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)A Comunicação entre primário e secundário, é conseguida através de um processo chamado de Load
Shift Keying (LSK). Isto envolve a variação da carga no captador. Qualquer carga sobre o captador irá reflectir uma tensão no circuito primário proporcional à carga. Portanto, uma variação na carga sobre o captador pode ser detectada pela estação de carregamento.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 183
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)
Fonte de Alimentação: Converte a frequência da rede (50 Hz), para alta frequência (20kHz), para fornecer á bobine transmissora. A alta frequência é necessária para assegurar uma transferência altamente eficiente e com baixas emissões. Fornecimento de energia
Tapete Emissor: A energia de alta frequência cria uma forte campo magnético acima do tapete. O design da topologia magnética é crucial para transferir energia através de um espaço de entre 80 mm a 400 mm.
Acoplamento Magnético: O Fluxo de energia e de dados através de uma pequena faixa de espaço por um campo magnético rigorosamente controlado e delimitado de acordo com os padrões internacionais de emissões de campos magnéticos..
Tapete Receptor: Corrente de alta frequência é induzida no bloco receptor e enviada para o controlador. O excelente design magnético, possibilita tapetes com baixo factor de forma. Para fácil instalação nos veículos, mantendo os requisitos de alta tolerância ao desalinhamento.
Controlador: Regula a energia, e converte a alta frequência em DC para fornecer energia às baterias. Comunica com o sistemas de controlo do veículo e sistemas de gestão das baterias.
Bateria: Armazena energia para mais tarde alimentar o motor eléctrico da viatura.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 184
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As infraestruturasCarregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs) HaloIPT
HaloIPT
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 185
Automóveis Eléctricos - 2
O Carregamento Indutivo, tem um número de vantagens em relação a outros métodos de transferência de energia - que não é afectado pela sujidade, poeira, água, ou produtos químicos. Em situações como minas de carvão, evita faíscas e outros perigos. Como o acoplamento é magnético, não existe qualquer risco de choque eléctrico, mesmo quando utilizado em sistemas de alta potência.
As infraestruturasCarregamento Indutivo - Carga Wireless- Veículos eléctricos (Evs)
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 186
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
Esta tecnologia de transferência de energia sem fios, é baseada numa tecnologia denominada de acoplamento por ressonância magnética. Duas bobines de cobre são ajustadas para ressonar na mesma frequência natural - como dois copos de vinho que vibram quando uma nota específica é cantada. As bobines são colocadas a poucos metros de distância. Uma bobine está ligada á corrente eléctrica, que gera um campo magnético que faz com que a segunda bobina entre em ressonância. Esta ressonância magnética resulta na transferência invisível de energia eléctrica através do ar a partir da primeira bobina para a bobina de recepção. A transferência de energia sem fios irá ocorrer somente se as duas bobines ressonantes estiverem sintonizadas.
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Este processo é chamado de Amplitude Shift Keying (ASK). Isto é alcançado através da variação da tensão de saída do conversor Buck que fornece uma tensão contínua de entrada ao conversor de ressonância.
Neste sistema, as comunicação são codificadas na forma de onda, que fornece energia. A Comunicação do primário para o secundário é executada por comutação do sinal de potência na saída do conversor de ressonância entre o seu nível normal, e um nível mais baixo que é detectável pela bobine receptora, mas ainda com energia suficiente para controlar o microcontrolador receptor.
In-motion Technology
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 187
Automóveis Eléctricos - 2
Outros objectos sintonizados em diferentes frequências, não serão afectados. Esta característica, permite o carregamento do veículo, enquanto circula!...
As infraestruturasCarregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
In-motion Technology
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 188
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)Diagrama
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 189
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Bombardier primoveCity
Cada segmento do sistema só é activado quando o veículo estiver sobre ele. Seja Comboio…
As infraestruturasCarregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
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Wayside inverter
Grid connection
Primary winding
Supply voltage400-600 VAC/ 750 VDC
Power pickup
Vehicle detection antenna loop
Transportes públicos totalmente eléctricos.
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 190
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Bombardier primoveCity
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Wayside inverter
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Cada segmento do sistema só é activado quando o veículo estiver sobre ele. Ou BUS…
As infraestruturasCarregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 191
Automóveis Eléctricos - 2
Cada segmento do sistema só é activado quando o veículo estiver sobre ele. Ou automóvel…
As infraestruturasCarregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
Way
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Trac
kVe
icul
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Wayside inverter
Grid connection
Primary winding
Supply voltage400-600 VAC/ 750 VDC
Vehicle detection antenna loop
Transportes públicos totalmente eléctricos.
BatteryEnergy Manegement System
AC/DC Rectifier
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Bombardier primoveCity
In-motion Technology
Power pickup
Segment enable
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 192
Automóveis Eléctricos - 2
Os Enrolamentos são prefabricados, o que torna fácil a instalação.Todos os componentes são pré-testados e certificados antes de instaladosAs trilhas existentes são fáceis de instalar ou modificar.Podem ser cobertos com diversos materiais; asfalto ou betão…
As infraestruturasCarregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
Estrada Magnética: Lommel, Bélgica
Bombardier primoveCity W
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In-motion Technology
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 193
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As infraestruturasCarregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
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Características PrincipaisElimina a ansiedade pela autonomiaCarga de 40kW a 120 Km/h, η>90%. Custo : $1M/Km.Abordagem propostaFormatação do Campo magnéticoControladores dinâmicos rápidosCompensadores VAR reativos Topologias de Comutação suavesTeste de alta velocidade e rotação.
Desafios
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 194
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Indutivo de Ressonância Magnética - Carga Wireless- (Evs)
Transportes públicos totalmente eléctricos.1 para todos
Energia estável, mesma infraestruturapara carros, ônibus e veículos leves sobre carris.
Dinâmica.Carga estática ou dinâmicafaz as distâncias irrelevantes.
Tecnologia ProntaProjectos pilotos de transportes públicos na Europa.
FácilSem carregamentos, sem perigo, sem
cabos ou estações, sem perda de tempo.
Indutivo.Sem poluição visual, nenhuma emissão, Imune ao mau tempo
E- Mobilidade para todos5 Respostas
Wire
less
Cha
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In-motion Technology
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 195
Automóveis Eléctricos - 2As infraestruturas
Carregamento Evs : Substituição de baterias (Battery Swap)Como funciona:
Empresas como a Better Place, ônibus Sunwin e State Grid criaram infraestruturas de ensaio em vários países…
Quando o EV está a ficar sem bateria, é ligado a uma bateria totalmente carregada na estação de comutação.
Comutação rápida da bateria em cerca de 2-5 minutos.Em alguns modelos de negócios, o condutor não é proprietário da bateria e o leasing a um operador
pode reduzir os custos iniciais do EV.
Vantagens:Tempo de comutação rápido, comparável ao reabastecimento de um veículo convencional ICE.Com a comutação da bateria, o EV não tem praticamente nenhuma limitação de autonomia.Contrato de locação de bateria poderia reduzir EV custo inicial e risco de adoção antecipada.As baterias de reserva em estações de comutação, podem ser usadas para o armazenamento de
energia e backup e alimentar a rede eléctrica quando necessário.
Grande espaço necessário para construir a estação de comutação. Exigência de um grande stock de baterias, uma vez que os EV’s diferem de fabricante para fabricante , em tipo, forma, e sistema de controlo das baterias. Limitado número de modelos de EVs compatíveis. Não existe um standard de baterias e padrão de comutação entre construtores. A carga/descarga frequente das baterias, aumenta o risco de incêndio.
Desvantagens:
EVs 101
Tesla Roadster
Velocidade : ˃200Km/h
Aceleração : 0-100 em 3.7 sec
Autonomia : 400 Km
Preço: $110,000
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03-05-2023 Por : Luís Timóteo 197
Automóveis Eléctricos - 2
Dúvidas?
E-Mobilidade: Automóveis Eléctricos - 2
03-05-2023 Por : Luís Timóteo 198
Automóveis Eléctricos - 2
Bibliografias
http://autoesque.blogspot.pt/2011/05/volvo-flywheel-kers.html
http://www.infomotor.com.br/site/2009/06/tecnologia-limpa-para-os-automoveis/
http://blogs.automotive.com/
http://www.mennekes.in/uploads/media
http://www.casteyanqui.com/ev/evplugs/index.html
http://www.osetoreletrico.com.br/
http://en.wikipedia.org/wiki/SAE_J1772
http://laadzones.khlim.be/wp-content/uploads/2012/05/nl_dct_52006703_2011-01_EN.pdf
https://www.phoenixcontact.com
http://www.greencarreports.com/news/1079858_sae-finalizes-new-electric-car-fast-charging-combo-connector
http://inhabitat.com/stanford-develops-wireless-electric-car-charging-system-for-highways/
http://www.wirelesspowerconsortium.com/technology/basic-principle-of-inductive-power-transmission.html
http://www.elmost-conference.de/page/downloads/12.10-12.30_Taeoh_Tak_KOR.pdf.
http://primove.bombardier.com/
http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng/application/automotive/ecology/power_train/evs/index.html#evs01
http://web.mit.edu/evt/EVs%20101%20-%2011-13-09(web).ppt.
http://arpa-e.energy.gov/sites/default/files/documents/files/Wu Wireless Power.pdf
www.lps.usp.br/lps/arquivos/conteudo/grad/dwnld/carroeletrico.ppt
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