Sistema de Carregamento Combinado com conector IEC 62196 Tipo 2 COMBO 2 (também referido como T2, CCS2, ou IEC 62196-3) - Parte 1

O título desse artigo a mim mesmo parece deveras enorme: 

"Sistema de Carregamento Combinado com conector IEC 62196 Tipo 2 COMBO 2 (também referido como CCS2, ou IEC 62196-3)", mas, o fato é que eu não consigo, ainda, resumir isso. 

Outro fato é que a JAC Motors foi muito ligeira, e os seus VEs, em especial os do modelo JAC IEV40 já estão circulando por ai, e ao menos um amigo meu alega não estar encontrando ESTAÇÃO DE CARREGAMENTO RÁPIDO (Estação Pública operada em Corrente Contínua (CC)) para ele. Já, para os casos de carregamento lento, operados em CA (Corrente Alternada, do tipo que é comumente presente nas redes elétricas das concessionarias de energia), parece que está tudo bem.

De maneira geral, se antes a autonomia era uma barreira para viajar entre cidades usando carros elétricos, agora (parece) que não é mais, pelo menos entre o trajeto São Paulo – Rio de Janeiro. No dia 23 de julho deste ano (2019), a BMW e a EDP inauguraram o maior corredor com postos de carregamento para carros elétricos da América Latina, localizado na Rodovia Presidente Dutra (na verdade, meras meia dúzia de eletropostos).

Todavia, se existe um mapeamento das Estações de Recarga Rápida já existentes na região Estado de São Paulo, que inclua detalhes técnicos do tipo de suporte (conectividade) que as estações provêm, eu desconheço-o.

Do mesmo modo, ao olhar para reportagens sobre novos empreendimentos / empreendimentos em andamento acerca dessas Estações Públicas, eu encontro falta de detalhamento de informações técnicas, que me impedem de saber se elas darão suporte ao Sistema de Carga Combinada (CCS2).

Tal acontece nesse empreendimento de expansão rede da EDP (Energias do) Brasil (uma holding brasileira do setor elétrico que detém investimentos no setor de energia, ativos de geração, distribuição, transmissão e comercialização em 11 estados, incluindo São Paulo, onde herdou a antiga Bandeirante. A EDP e China Three Gorges estabelecem parceria estratégica desde 2011):

EDP anuncia a primeira rede de recarga ultrarrápida de veículos elétricos do Brasil

Entretanto, se tais estações públicas da EDP forem as mesmas as quais eu encontrei nessa foto que segue, então a resposta aparente é SIM, ELAS DÃO SUPORTE AO CARREGAMENTO RÁPIDO CCS2. Ao menos o ícone de cor amarela (NÃO O VERDE, NEM O ROXO, SÓ O AMARELO) que aparece ali no painel frontal do equipamento está denunciando isto. 

Em Portugal essas estações são nominadas pela EDP como MOBI.E, e para o utilizá-las o motorista precisa aderir ao cartão MOBI.E para clientes EDP. 

Sendo assim, eu creio que os adquirentes do JAC IEV40 no Brasil podem, primeiro confirmar a funcionalidade do Carregamento Rápido e, depois, ficarem tranquilos quanto às suas necessidades de novos eventuais carregamento rápidos.

Eu digo eventuais, pelo seguinte: 

Quando você conectar seu JAC IEV40 em uma estação de carregamento rápido que dê suporte ao Sistema de Carga Combinada (CCS2) você ficará muito feliz ao perceber que carregar com 200 A torna o carregamento realmente muito rápido. 

Todavia, eu te recomendo a não viciar em carregamentos rápidos, pois, pacotes de baterias costumam durar muitos anos mais, quando se prefere usar carregamentos lentos (com corrente igual ou menor do que 80 A), em vez de carregamentos rápidos, os quais demandam correntes sempre bem maiores entrando para a bateria.

Tais carregamentos, ainda que lentos, podem ser operados durante a noite, em horários de baixa demanda sobre o sistema da rede elétrica interligada, enquanto você dorme, confortavelmente, carregando seu VE na sua própria garagem (com um painel (EVSE) para corrente de uns 45 A a 220 V, algo factível para uma residência e de custo moderado). Fica a dica (que eu vivo a martelar).

Outra coisa, assustadora. é ainda a falta de artigos / literatura técnica detalhada em língua portuguesa que contemple temas acerca desses padrões e tipos de conectores para carregamento de Veículos Elétricos. Graças ao bom Deus, elas existem em outras línguas, o que me permite a mim mesmo me atualizar, e a compilar esse artigo para vocês.

Sistema de carregamento combinado - O conector IEC 62196 Tipo 2

O sistema de carregamento combinado (CCS) cobre o carregamento de veículos elétricos usando os conectores Combo 1 e Combo 2 (esse segundo, também referido como CCS2, e que é o caso (aparentemente) existente no JAC IEV40), respectivamente, em até 80 kW e 350 kW. 

O conector CCS2 constitui-se de uma combinação do conector IEC 62196 Tipo 2 (geralmente chamado de Mennekes, um termo que se refere a uma marca europeia), que é empregado para o carregamento de veículos elétricos em CA (carga lenta) com uma seção acrescida, contendo dois novos pinos extra, logo abaixo, para permitir o carregamento rápido de CC de alta potência (carregamento rápido).

Desse modo, a parte superior do Conector Combo 2 (CCS2) é tal e qual aquele existente no Nissan LEAF de 2ª geração, e é empregado para o carregamento lento em CA (bifásico ou trifásico).

Alias, abro aqui um parenteses para falar da questão do carregamento em rede CA trifásica, e também do Nissan LEAF (o queridinho do meu coração ... mas, se você é pelo JAC IEV40 não se perca daquilo que eu já expliquei acima, e tenha um pouquinho da santa paciência, ou pule as duas próximas figuras).

O Nissan LEAF tem evoluído, sim, e há muito tempo eu não falo deles. Sim, DELES, pois agora rodam juntos Nissan LEAF de PRIMEIRA GERAÇÃO e de SEGUNDA GERAÇÃO. Vamos comparar o que mudou neles em termos de conectividade para carregamento entre eles.

Assim são os LEAF de 1ª Geração (e seu velho sistema de dois conectores distintos, ou seja, NÃO COMBO): 

Do lado esquerdo, o velho (mas atualíssimo) sistema padrão CHAdeMO, que é empregado para carregamento rápido, e o seu intrigante conector TEPCO (padrão cujo protocolo eu já estrichei em um artigo lá de 2012).

Já, do lado direito, o agora (quase) obsoleto (mas consagradíssimo) conector SAE-J1772 (estrinchei, idem, 2012). Este é para carregar em CA, seja monobásica (127 V, com o adaptador de tomada da Nissan, carga lentíssima) ou bifásica (220 V, em estações públicas ou domésticas, carga lenta, com limite em míseros 3,3 kW, devido ao seu antiquado carregador embarcado).

Por sua vez, assim são os LEAF de 2ª Geração (e seu sistema de dois conectores distintos, ou seja, NÃO COMBO ... ainda): 

Do lado esquerdo, o mesmo CHAdeMO de sempre (porque ele é bom, ainda que no Brasil eu não conheça estação de carregamento alguma que dê suporte a ele ... e quem souber, por favor comente lá embaixo). 

Já, do lado direito, o novo conector da carga lenta em CA  IEC 62196 (tipo 2). Este é para carregar em rede CA monofásica (127 V, com o adaptador de tomada da Nissan, carga lentíssima) ou CA bifásica (220 V, realizados em estações públicas ou domésticas), ou mesmo CA trifásica (de 220 V, carga lenta melhorada, com limite em 6,6 kW (em vez de meros 3,3 kW da 1ª geração), devido ao seu novo carregador embarcado).

O interessante que tudo o que eu disse no parágrafo anterior para o Nissan LEAF é valido, também, igualmente, para o carregamento lento em CA de um JAC IEV40 (creio que até o aparato de carga lentíssima que vem junto com o carro sirva de um no outro).

O fato é que  o conector IEC 62196 (tipo 2), também referido como mennekes) permitiu operar o carregamento lento com correntes maiores, de até no máximo 80 A (muito embora a corrente efetiva seja limitada a valores menores por conta dos ainda "fraquinhos" carregadores embarcados atuais). 

Além do mais, o mesmo conector IEC 62196 (tipo 2) foi o que permitiu, também, a operação a partir de redes trifásicas (coisa que o antigo padrão SAE J-1772, no caso do LEAF 1ª Geração, não permite). Só para fazer uma ilustração final, até esse ponto: 

A carcaça do conector IEC 62196 (tipo 2) contém pinos de contatos elétricos para:

As linhas da CA:

• L1, L2, L3, três fases cujos efetivos empregos, ou não, ao se proceder um carregamento, depende se a rede elétrica é monofásica, bifásica ou trifásica;
• N, para a linha do Neutro, só empregado para o caso de rede monofásica;
• PE, para a linha Aterramento Protetivo (que é de emprego obrigatório, pois a efetiva conexão dele é verificada pelo controle);

As linhas de controle:

• PP, piloto de proximidade (sinalização de pré-inserção, cujo funcionamento é idêntico ao do padrão SAE J-1772 e que já foi abordado em artigos anteriores);
• CP, piloto de controle (sinalização de pós-inserção, cujo funcionamento é idêntico ao do padrão SAE J-1772 e bla, bla bla). 

Todos esses são contatos do receptáculo do conector IEC 62196 (tipo 2). A figura acima mostra o lado fêmea do conector (inverter a imagem para o lado macho).

Entretanto, aqui termina a semelhança entre Nissan LEAF 2ª Geração e JAC IEV40, porque a JAC não quis saber de CHAdeMo para carregamento rápido em CC.

Em vez de CHAdeMO, a JAC optou pelo COMBO, o que torna o conector de mero um mero IEC 62196 (tipo 2, ou apenas CCS) em um legítimo COMBO 2 (CCS2, também designado IEC 62196-3). É exatamente isso o que ocorre com o acréscimo dos dois pinos extra (pinos mais grosso de designação DC+ e DC-, respectivamente), logo abaixo. Vejamos como ficou, então, o conjunto CCS2 completo, na hora de conectar para fazer carregamento rápido em CC:

Repare que do lado do cabo da estação desaparecem os pinos L1, L2, L3 e N. Eles não são necessários, pois, eles são empregados apenas para carregamento em CA (de modo que do lado do porte de carregamento do carro eles permanecem presentes para cumprirem as suas funções de conduzir as correntes de carregamento quando essa for operada em CA).

A operação do carregamento rápido, por ser operado em CC (DC, em Inglês) conduzirá a corrente de carregamento pelos pinos DC+ e DC- (e, por isso, esses são pinos mais parrudos, porque eles podem conduzir, efetivamente, correntes de até 200 A). Desse modo, a parte inferior do conector COMBO, com seus dois pinos mais grossos, é empregada exclusivamente para a circulação da corrente de carregamento rápido (em CC).

Entretanto, durante uma operação do carregamento rápido, 3 pinos da parte superior do sistema COMBO 2 também precisam ser empregados, concomitantemente, para realizar funções de segurança e controle, a saber:

• Piloto de proximidade (PP): sinalização de pré-inserção;
• Piloto de controle (CP): sinalização pós-inserção;
• Terra de proteção (PE): sistema de aterramento protetor

Detalhes técnicos mais precisos sobre as funções desses sinais de controle na operação de Estações de Carregamento Rápido em CC eu não tenho, mas, eu suponho que seja algo muito semelhante ao que ocorre em Carregamentos Lentos em CA, ou seja, aquilo que eu já tenho descrito aqui mesmo, nesse blog, desde alguns anos, quando o ESTADO DA ARTE era o padrão SAE J-1772.

Motocicleta elétrica Energica carregando em CC, num
carregador da rede FASTNED (Europa) de 300 kW.

Por outro lado, o padrão CHAdeMO do Nissan LEAF é bem diferente (e ele também já foi motivo de um velho artigo, aqui ... e creio que valha a pena conhecer).

Carregadores em CC de até 300 kW já estão se tornando bastante comuns, mas isso não significa que todo VE pode aproveitar toda essa potência ao se conectar para recarga em um desses carregadores. Como um recurso de segurança, uma motocicleta Energica Ego, por exemplo, não permite que você ultrapasse 25 kW por hora, isso é para proteger a bateria e o controlador. Este nível de fonte de alimentação carregará a bateria dessa moto elétrica de 0 a 80% em cerca de 45 minutos, enquanto que os últimos 20% carregarão bem mais lentamente para proteger a bateria. Assim, se você quer realmente valorizar o seu tempo, e ainda ajudar a prolongar a vida da sua bateria, carregue apenas até 80%, e pé na estrada.

O que você pode observar e aprender ao carregar o seu VE em carregador Rápido

A gradual redução do valor da corrente (Amperes A) ao longo do tempo do processo de carregamento é normal para o processo de carga de toda e qualquer bateria. Ocorre que quanto mais carga vai entrando numa bateria (qualquer tipo de bateria elétrica), mais lentamente ela prosseguirá entrando ao longo do processo (ou seja, a corrente elétrica demandada vai caindo). Se o seu carro (ou qualquer outro VE) permitisse que você carregasse no modo rápido até 100%, você poderia perceber a corrente do carregando indo para um valor deveras muito baixo, ou mesmo lá pertinho do zero, nos instantes finais do processo.

Quanto à questão da limitação em 80% da carga, isso é devido a uma solução de engenharia, visando segurança e também vida útil da bateria. Ocorre que o carregamento rápido, justamente para poder ser rápido, emprega correntes relativamente altas, e isso causa uma maior estresse dos elementos da bateria, causando elevação maior de temperatura desses elementos da bateria, do que aquela elevação de temperatura que ocorreria com um carregamento em corrente menor (e consequentemente mais lento). Temperatura x Quantidade de Carga Elétrica é o que deve ser avaliado como fator de risco de queima, que pode causar causar explosões e ou incêndios, Então, em todos os VEs que eu conheço, o sistema do carro limita em 80%, por que o sistema do carro sabe que sua bateria está sendo carregada de modo rápido. Assim, essa é uma característica do carro.

Porte de Carregamento de uma Motocicleta Energia Ego: Você pode destampar apenas a parte do conector de 7 pinos, para carregar em CA - ou destampar também o conetor dos 2 pinos extra (que formam o COMBO com o de 7 pinos), para carregamento rápido em CC.

Já quanto a tensão do carregamento (Volt V), ela não depende do seu carro, mas, sim, apenas das características da estação de carregamento. Tal tensão (que você vê sendo medida na tela do seu monitor, e que daqui eu li 381 V no monitor do carro ... esse foi o caso de um JAC IEV40 carregando em um carregador rápido da ABB na Av. Anastácio na zona norte de São Paulo) permanece praticamente constante (de valor estável, salvo pequenas oscilações) durante todo o processo de carregamento.

Ela é a tensão oferecida pela estação, e não a tensão do seu pacote de baterias, pois, apesar da estação ser de tensão CC e a bateria do VE ser também de tensão CC, energia elétrica do carregamento passa por um processo de adaptação em um dispositivo elétrico do carro chamado conversor CC-CC. É ele que garante que a tensão para a bateria fique no valor adequado, mesmo que a estação ofereça uma tensão de valor maior ou, até mesmo ofereça uma tensão menor.

Eu arrisco dizer que essa estação que você esteve pode não ter (e eu acredito que ela não tem mesmo) uma tensão alta o suficiente para que o seu processo de carregamento rápido, seja tão rápido quanto ele poderia ser, numa estação mais adequada, que oferece tensão maior (500 V). Eu creio que estações da EDP, nos eletropostos da rodovia Dutra talvez possa fazê-lo. Ou seja, há estações rápidas, há outras estações mais rápidas e há também outras ainda mais rápidas.


Espero ter ajudado.

Fui!

Veja, também:

O Protocolo CHAdeMO e as Estações de Abastecimento Públicas em CC

EVSE - Electric Vehicle Supply Equipment (Equipto de Abastecimento de Veículos Elétricos) - Nível 1 e 2

Solução para Carregamento de VEs (Veículos Elétricos) em Garagens Residenciais

Como ficou (resumidamente) a norma para S-PEDELEC (Speed Pedelec) na Europa?

Como ficou (resumidamente) a norma para S-PEDELEC (Speed Pedelec) na Europa?

O motor de uma S-Pedelec deve ter uma potência nominal máxima contínua de até 4.000 watts, com potência efetiva limitada ao máximo de quatro vezes o suporte à potência do motorista (assistência máxima ao pedal de 400%).

Isso pode permite que o motorista alcance uma velocidade de até 45 km / h.

Todavia, legalmente, S-pedelecs não são bicicletas, mas ciclomotores. O motorista deve apor um número de seguro e requer pelo menos uma carteira de motorista da classe AM.

Ao contrário dos pedelecs, os S-Pedelecs são obrigados a usar capacetes.

As ciclovias não devem ser usadas e cadeiras de criança ou reboques não devem ser usados.

Visualmente, os pedelecs S não diferem consideravelmente dos pedelecs de 25 km / h.

As velocidades mais altas que um ciclista pode alcançar com um S-Pedelec pressionam mais o material. Os quadros são, portanto, mais estáveis ​​e os freios, mais eficientes.

Speed Pedelec, o que isso significa, exatamente?

Neste vídeo, o especialista em e-bike Cornel explica o que faz uma e-bike pedal assistida de velocidade, e quais as vantagens de uma e-bike rápida de até 45 km / h. Como exemplo, este vídeo usa o Haibike XDURO Trekking S RX (ative a transcrição)

Pedelecs de velocidade / 45 km / h e-bikes - definição e vantagens

Speed ​​Pedelecs - As Ferraris entre as bicicletas elétricas!

O 'S' 'em frente ao Pedelec significa velocidade (do Inglês Speed) e, portanto, descreve-se muito bem, porque com um S-Pedelec, o motorista é conduzido pelo acionamento de sua bicicleta elétrica até uma velocidade de 45 km / h. Em comparação com os modelos de bicicleta elétrica "normais", que têm um auxílio de pedal de até 25 km / h, você é muito mais rápido com uma pedaleira de alta velocidade, o que torna esse tipo de bicicleta elétrica muito atraente para certos usuários. No entanto, como os Pedelecs de velocidade são motocicletas legalmente leves, é necessária uma carteira de motorista da classe AM (licença de scooter), bem como o uso de um capacete de bicicleta. A diferença entre o Speed ​​Pedelec e o Pedelec é lida aqui:

Aprecie a variedade de S-Pedelecs

Tal como ocorre com as Pedelecs tradicionais, também com os Speed ​​Pedelecs, você pode recorrer a uma grande variedade de escolha de marcas, modelos e designes! Sejam para aplicação em rotas curtas, ou em rotas longas ou montanhosas. Mesmo com muita bagagem, você não precisa prescindir das velocidades mais altas.

Pedelecs de velocidade de bicicleta de montanha eletrônica - em aceleração máxima sobre as montanhas

Se você não quer ficar sem velocidade em seus passeios esportivos por terrenos irregulares, está no lugar certo com uma bicicleta de montanha eletrônica como a S-Pedelec . Como as e-bikes aqui estão expostas a cargas e velocidades particularmente altas, a construção da estrutura é obviamente adaptada de acordo. Com uma bicicleta de montanha e de velocidade, experimente uma tremenda estabilidade e habilidades de mola , mesmo em altas velocidades! Mudando no subsolo, mudando gradientes? Não tem problema O sistema de mudança Shimano XT, frequentemente usado , representa uma mudança rápida e suave e completa toda a potência perfeitamente!

S-Pedelecs City e Trekking - chegue mais rápido a 45 km / h

Você costuma viajar pela cidade e apenas deseja tornar seu trajeto mais ativo e ecológico, em vez de perder tempo no carro? Então uma City S-Pedelec é a solução ideal! Equipada com um robusto sistema de suporte de bagagem, malas leves como a sua mala de trabalho podem ser facilmente transportadas e de forma alguma restringem o manuseio do pedelec de velocidade. Um espelho externo montado no guidão, que é obrigatório na estrada para um S-pedelec obrigatório, garante segurança máxima e uma visão geral ideal do trânsito da cidade, Em particular, a alta velocidade de 45 km / h é ideal para passageiros que desfrutam de cada minuto de sono pela manhã e, ao mesmo tempo, desejam voltar para casa o mais rápido possível após o trabalho - isso agora é possível em duas rodas com a consciência limpa!

Você prefere um pedelec rápido com um design moderno e extraordinário? Dê uma olhada nos modelos Giant e Müller , que, além da alta velocidade, chamam a atenção pelo uso de cores modernas. Você prefere um sistema de acionamento específico? Entre os muitos modelos, você tem a opção de diferentes sistemas de motores de alta qualidade da Bosch, Yamaha, Impulse ect. - Você certamente encontrará!

Em passeios longos, talvez até de vários dias, os entusiastas da velocidade não precisam prescindir de um pedelec de velocidade em favor do conforto. Para pedalar até 45 km / h, é claro, também inclui uma estrutura esportiva, que garante trechos mais longos para uma sensação de direção ideal e uma transmissão de potência perfeita . Foi exatamente isso que os fabricantes de trekking s-pedelec fizeram e implementaram com sucesso. Dê uma olhada em marcas como Hercules, BH ou Corratec e convença-se dos modelos dinâmicos S-Pedelec, que representam o companheiro perfeito em excursões mais longas devido à interação da potência máxima do motor e ao formato da estrutura perfeitamente adaptado!

Pedelecs de velocidade especiais - muita bagagem ou pouco espaço não são problema!

Ruas estreitas, pouco espaço de armazenamento ou o desejo de levar o S-Pedelec com você em férias? Estes são desafios, mas não obstáculos! A solução são pedelecs de velocidade compactos, fáceis de transportar e arrumar, graças ao seu baixo peso e à construção da estrutura compactada . O fato de você suportar pedelec tão pequeno até 45 km / h faz com que seja algo muito especial. Exemplos incluem o Radius Speed ​​500 da Winora ou o Tinker Touring HS da Riese e Müller , que também é o verdadeiro atrativo com as opções de cores em azul, laranja e preto. Pequeno, mas agradável!

O Packster Nuvinci HS da Riese u. Müller deixa você com opções completamente diferentes: transportar grandes bagagens ou até crianças não é problema com este S-Pedelec. O pedelec do Cargo Speed possui uma área de carga muito grande entre o guidão e a roda dianteira, o que permite o transporte de malas pesadas ou seus pequenos protegidos. Com certeza, eles se divertirão com uma assistência de motor de até 45 km / h, tornando cada viagem uma experiência especial!

Inovação Aumenta a Taxa de Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio para mais de 80%

Solução de reciclagem de baterias de íon de lítio

A empresa finlandesa de energia limpa Fortum alcançou uma taxa de reciclagem de baterias de íons de lítio acima de 80% - contra uma taxa atual de 50% - com um processo de reciclagem hidrometalúrgico com baixo CO2.

A fortum alega ser capaz de reciclar mais de 80% dos materiais das baterias de íons de lítio. O processo de baixo nível de
CO2 em escala industrial permite recuperar o cobalto, manganês e níquel da bateria para reutilização na produção de novas
baterias.

Uma nova solução da empresa nórdica de energia limpa Fortum torna mais de 80% das baterias de veículos elétricos (EV) recicláveis, retornando metais escassos de volta à circulação e resolvendo a lacuna de sustentabilidade, reduzindo a necessidade de minerar cobalto, níquel e outros materiais escassos. A taxa atual de reciclagem de baterias de íon-lítio é de aproximadamente 50%.

“Existem muito poucas tecnologias economicamente viáveis ​​em funcionamento para reciclar a maioria dos materiais nas baterias de íons de lítio. Vimos um desafio ainda não resolvido e desenvolvemos uma solução escalável de reciclagem para todas as indústrias que usam baterias ”, disse Kalle Saarimaa, vice-presidente da Fortum Recycling and Waste.

A Fortum atinge a taxa de reciclagem de 80% com um processo de reciclagem hidrometalúrgico de baixo CO2. As baterias são primeiramente tornadas seguras para tratamento mecânico, com plásticos, alumínio e cobre separados e direcionados para seus próprios processos de reciclagem.

A maioria das soluções atuais de reciclagem de baterias EV não é capaz de recuperar metais escassos. A Crisolteq possui uma unidade de reciclagem hidrometalúrgica em Harjavalta, Finlândia, onde a 'massa negra' pode ser tratada em escala industrial.

O processo de recuperação hidrometalúrgica permite que o cobalto, lítio, manganês e níquel sejam recuperados das baterias e entregues aos fabricantes de baterias para reutilização na produção de novas baterias. A tecnologia foi desenvolvida pela empresa de crescimento finlandesa Crisolteq, que possui uma unidade de reciclagem hidrometalúrgica em Harjavalta, na Finlândia, que já é capaz de operar em escala industrial.

No futuro, os componentes da bateria não serão provenientes apenas
 da mineração; eles terão que vir da reciclagem e de aplicações que
 utilizam fluxos laterais industriais. A capacidade de recuperar
esses materiais impulsionará o aumento de veículos elétricos.

“A economia circular, em seu sentido mais estrito, significa reciclar um elemento para sua função ou finalidade original. Quando discutimos a reciclagem de baterias de íon de lítio, o objetivo final é que a maioria dos componentes da bateria seja reciclada para novas baterias ”, compartilhou Saarimaa.

A Fortum também está pilotando as chamadas aplicações de “segunda vida” para baterias, onde as baterias EV são usadas em aplicações estacionárias de armazenamento de energia depois que elas não são mais adequadas ao seu objetivo original.

De acordo com uma previsão da Agência Internacional de Energia, o número de veículos elétricos nas estradas do mundo aumentará de 3 milhões para 125 milhões até 2030. Em 2015, o mercado global de reciclagem de baterias de íons de lítio valia cerca de 1,7 milhões de euros, mas é deverá crescer nos próximos anos para mais de 20 bilhões de euros.

Assista ao vídeo sobre o que é a solução de reciclagem de baterias

Motor Elétrico Refrigerado Diretamente Construído a Base de Materiais Poliméricos

Novo conceito de refrigeração para mobilidade ecológica

Os acionamentos elétricos são um componente importante dos conceitos de mobilidade ecologicamente corretos, enquanto que tonar os carros elétricos mais leves também envolve reduzir o peso do motor. Uma maneira de fazer isso é construí-lo a partir de materiais poliméricos reforçados com fibra.

Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Tecnologia Química (ICT) estão trabalhando em conjunto com o KIT Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) para desenvolver um novo conceito de resfriamento em tempo de operação que permitirá que polímeros sejam usados como materiais de carcaça do motores. 

De fato, o Instituto Fraunhofer desenvolveu um motor elétrico de resfriamento direto (arrefecimento por circulação de líquido) em construção plástica para aplicações de tração como parte de um projeto com vários órgãos do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT). 

E essa não é a única vantagem do novo conceito de resfriamento: ele também aumenta significativamente a densidade de potência e a eficiência do motor em comparação com o estado da arte atual. O novo conceito de resfriamento aumenta significativamente a densidade de potência contínua do motor, já que não é mais o caso do motor que é resfriado, mas os doze dentes individuais do estator.

Todos os componentes eletricamente ativos do conjunto do estator (enrolamentos de cobre, sensores ou conexões elétricas) são encapsulados por moldagem por transferência com um composto de moldagem de epóxi termicamente condutivo, altamente viscoso e altamente preenchido (tipo: Sumikon EME-A730E) e encapsulado suavemente. A caixa também é moldada por injeção com um composto de moldagem termo endurecível (tipo: Vyncolit X7700), onde o rolamento do rotor e a vedação do circuito de refrigeração são integrados. A escolha do processo de fabricação e dos materiais termofixos garante alta reprodutibilidade e tempos de ciclo curtos.

Vista seccional do motor elétrico. O núcleo do motor é um estator composto por doze dentes individuais, que são enrolados na vertical usando um fio plano.

Os dois principais componentes de um trem de acionamento elétrico são o motor elétrico e a bateria. E há três questões que desempenham um papel particularmente importante quando se trata de usar um motor elétrico para mobilidade ecológica: alta densidade de potência, uma configuração compacta que se encaixa perfeitamente dentro do veículo elétrico e altos níveis de eficiência. Como parte do projeto DEMIL - uma abreviatura alemã que significa motor elétrico refrigerado diretamente com carcaça leve integrada - os pesquisadores da Fraunhofer ICT em Pfinztal estão trabalhando agora com o Instituto de Tecnologia de Sistemas de Veículos (FAST) e o Instituto de Engenharia Elétrica (ETI). ) no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe KIT para desenvolver uma nova abordagem que incorpora o resfriamento direto do estator e do rotor. “Um motor elétrico consiste em um rotor rotativo e um estator estático. O estator contém os enrolamentos de cobre pelos quais a eletricidade flui - e é aí que a maioria das perdas elétricas ocorre. Os novos aspectos do nosso novo conceito estão no estator ”, diz Robert Maertens, pesquisador do Fraunhofer ICT.

Circuito do refrigerante no estator.

Fio plano retangular substitui fio redondo

Os motores elétricos têm uma alta eficiência de mais de 90%, o que significa que uma alta proporção da energia elétrica é convertida em energia mecânica. Os 10% restantes da energia elétrica são perdidos na forma de calor. Para evitar o superaquecimento do motor, o calor no estator é atualmente conduzido através de um alojamento de metal para uma manga de resfriamento cheia de água fria. Neste projeto, a equipe de pesquisadores substituiu o fio redondo por um fio plano retangular que pode ser enrolado com mais força no estator. Isso cria mais espaço para o canal de refrigeração próximo às fases de enrolamento do fio plano. “Neste projeto otimizado, as perdas de calor podem ser dissipadas através do canal de resfriamento dentro do estator, eliminando a necessidade de transportar o calor através do invólucro de metal para uma manga de resfriamento externa. De fato, você não precisa mais de uma luva de refrigeração neste conceito. Também oferece outros benefícios, incluindo menor inércia térmica e maior saída contínua do motor ”, diz Maertens, explicando algumas das vantagens do novo sistema. Além disso, o novo design incorpora uma solução de resfriamento do rotor que também permite que a perda de calor do rotor seja dissipada diretamente dentro do motor.

Ao dissipar o calor perto de onde é gerado, os parceiros do projeto foram capazes de construir todo o motor e habitação a partir de materiais poliméricos, levando a outras vantagens. “Caixas de polímero são leves e fáceis de produzir do que caixas de alumínio. Eles também se prestam a geometrias complexas sem exigir pós-processamento, por isso fizemos algumas economias reais no peso e custo total ”, diz Maertens. O metal atualmente necessário como condutor de calor pode ser substituído por materiais poliméricos, que têm uma baixa condutividade térmica em comparação com os metais.

Os parceiros do projeto optaram por usar plásticos termofixos reforçados com fibra de seu parceiro de projeto SBHPP, que oferecem resistência a altas temperaturas e alta resistência a refrigerantes agressivos. Ao contrário dos termoplásticos, os termofixos não incham quando entram em contato com produtos químicos.

Adequado para produção em grandes séries

O invólucro de polímero é produzido em um processo de moldagem por injeção automatizado usando o composto de moldagem fenólica Vyncolit X7700. O tempo de ciclo para fabricar os protótipos é atualmente de quatro minutos. Os próprios estatores são moldados com um composto de moldagem de resina epóxi termicamente condutora (Sumikon EME-A730E) em um processo de moldagem por transferência. A equipe de pesquisadores escolheu um processo de projeto e fabricação para o motor elétrico que permitirá que ele seja produzido em massa.

A equipe já concluiu a montagem do estator e validou experimentalmente o conceito de resfriamento. "Usamos uma corrente elétrica para introduzir a quantidade de calor nos enrolamentos de cobre que seriam gerados em operação real de acordo com a simulação. Descobrimos que já podemos dissipar mais de 80% das perdas de calor esperadas. E já temos algumas abordagens para lidar com as perdas de calor remanescentes de pouco menos de 20 por cento, por exemplo, otimizando o fluxo de refrigerante.Estamos agora na fase de montagem dos rotores e em breve será capaz de operar o motor na bancada de teste no Instituto de Engenharia Elétrica e validá-lo em operação real ”, diz Maertens, resumindo o status atual do projeto.

Diagrama Elétrico da Motocicleta Zero DS (2010) Completo (mas, c/ Retrofit / Atualização Já Incluso)

Restauração e Atualização de uma Motocicleta Zero DS 2010 - Relatório Final (Síntese)

Ao fazer a atualização da motocicleta Zero DS 2010, diante da necessidade da substituição do motor CC escovado original Agni 95-R, que sofreu seguidas queimas de escovas e de coletor, as melhores opções de escolha acabam por conduzir ao motor CC sem escovas (BLDC motor) de fabricação israelense da marca Revolt, modelo RV-160 Pro, que pôde ser bobinado pelo fabricante, personalizado, especificamente sob medida para uma dada relação rpm/volt (comumente designado por Kv ¹ (não confundir com kV de quilovolts)) e para uma dada tensão nominal requerida, para operar com a sua potência máxima continua de 12 kW (20 kW pico). 

Contudo, apesar desse motor se encaixar mecanicamente quase que perfeitamente à motocicleta  Zero DS 2010, tal motor tem a diferença elementar em relação ao motor original da motocicleta, uma característica que não pode ser, tão simplesmente, ignorada, mas, facilmente contornada, que é o fato dele ser um motor Outrunner, onde o eixo da máquina se encontra ligado ao rotor, porém, onde o rotor é externo, ou seja, a maior e mais externa parte da máquina.

Nesse motor há um cilindro oco em aço inoxidável que faz fronteira com o ambiente externo, e que é adotado para conter na sua periferia de circunferência interna os ímãs permanentes montados em superfície. São estes imas os elementos principais relativos a estrutura de interação eletromagnética do rotor do motor com o estator. 

Um desafio para aplicar um motor CC sem escovas Outrunner em uma motocicleta consiste em poder mantê-lo limpo e protegido do ambiente. Ao contrário de um motor sem escovas Inrunner, o motor Outrunner normalmente não é selado muito bem e têm grandes recortes em ambas faces laterais, quer são a tampa e a contra tampa do motor.

Em um avião de Rádio Controle, esses recortes permitem a hélice arrefecer o motor soprando ar sobre as bobinas do motor durante o voo. No entanto, o ambiente operacional para uma motocicleta elétrica é muito mais duro, com sujeira de estrada e cascalhos de ruas podendo ser atirados por sobre a área do motor, os quais pode danificar os enrolamentos expostos.

Também o corpo do motor outrunner, quando em rotação, pode se tornar um potencial problema de segurança para o cliente motociclista, ou então para o carona (na garupa). Então realmente nós precisamos de algum tipo de escudo protetor em torno do motor, para ambas as funções: para protegê-lo contra os elementos do ambiente os para proteger os dedos (e outras partes do corpo) do cliente!

Olhando atentamente para  a guarnição protetiva da corrente da transmissão da minha própria e velha motocicleta Suzuki, com seu motor a combustão interna, eu vejo que isso talvez possa algo fácil de ser feito, quando eu observo que a guarnição protetiva da corrente dela é feita tão somente de  um material plástico preto bem fino, mas mecanicamente resistente, enquanto isso é adotado por um fabricante de renome (tal como a Suzuki) como sendo algo adequado e seguro.

Assim, com dois discos circulares de plástico com diâmetros iguais e ligeiramente maior que o do diâmetro mais externo do motor, eles podem ser montados presos por parafusos, faceando ambas as tampas laterais do motor.

Do lado da face por onde sai a ponta do eixo, o disco plástico pode ser preso sobre a flange, fixo pelos mesmos parafusos que prendem o suporte do motor. Já, do lado da outra face, o desenho fornecido (pelo fabricante israelense Revolt) não revela se há, ou não, furos roscados que possam ser usados para fixar o segundo disco, mas, eu creio que se não existirem, eles podem ser feitos, num retrabalho sem maior dificuldade. 

Completando a estrutura protetiva, um pequeno pedaço de tela de proteção fina em aço inox, cortado em forma de tira com largura e comprimento adequado, estendida e presa entre esses dois discos de plástico, pode se fazer um bom arranjo de guarnição protetiva adequada para o motor outrunner modelo RV-160 Pro, a fim de torná-lo mais adequado e seguro para emprego na motocicleta Zero DS 2010.

Tal estrutura protetiva tem ambos objetivos: tanto impedir a entrada de sujeira, barro e objetos, bem como o contato do corpo móvel do motor com partes do corpo (dedos, mãos, pé, cabelos longos, etc) ou das vestimentas e trajes do motociclista ou do carona, além da tela de aço inox continuar permitindo a entrada e saída de ar de arrefecimento.

Vídeos do processo de modificação, e também da motocicleta já modificada e pronta podem ser visto no Youtube:

Uma serie de artigos redigidos e ilustrados neste mesmo blog, a fim de documentar todo o procedimento, do projeto até a o fim da execução, com toda a pesquisa relacionada e os passos da implementação realizada, podem ser acessíveis pelos linques que estão disponíveis ao final deste artigo (role para baixo).

Depois de já passados alguns anos, eu volto a falar desse serviço / assunto.

Ocorre que, na época em que esse retrabalho da Motocicleta ZERO DS foi realizado, muito embora eu tenha feito a postagem de uma série de quatro artigos sobre todo o serviço aqui mesmo nesse blog, e tenha feito também a postagem de alguns vídeos bem interessantes no youtube, eu acabei cedendo a minha própria mesquinhez não publiquei o mais importante de todos os documentos relacionados a ele:

• O Diagrama Elétrico da Motocicleta Zero DS (2010) Completo 

Não é apenas saudades desse serviço, mas, uma lição a mais que a vida me deu, pois, tal documento eu mantive salvo em apenas um disco rígido de meu computador, pois eu não confiei sequer na segurança de salvar em nuvem e, para a minha surpresa, eu tive logo em seguida um acidente com aquele HD, e achei que o arquivo do diagrama estava perdido para sempre.

A dor foi tão grande que, agora que enfim eu consegui recuperar acesso ao arquivo, eu resolvi compartilhar logo, abertamente, com todos vocês (antes que algum outro mal aconteça).

A maior parte da obra foi minha, mas, a motocicleta não era. Assim, quem pagou por todas as custas foi o proprietário dela. Como o serviço foi projetado e executado em meados de 2016 (e não pesou em nada no meu próprio bolso) eu me esqueci dos preços exatos das duas principais peças novas que foram empregadas nesse retrofit, a saber:

• O Motor Elétrico; 
• O Controlador Eletrônico do motor elétrico.

Hoje, depois da experiência aprendida, eu usaria um outro modelo de controlador, só que da mesma marca Kelly, para melhorar a relação velocidade / torque em aclives acentuados, mas, o motor seria exatamente o mesmo. Alias, o motor da marca Revolt foi concebido, originalmente, para aplicação em drones militares de Israel (e eu achei uma aplicação mais digna para ele).

O que eu me recordo bem é que, nem eu, e nem o proprietário da moto, ficamos assustados com o preços das peças do retrofit, nem mesmo do motor, ainda que ele possa ser considerando um motor especial, BLDC de imã permanentes high-quality (Neodímio ferro boro (NdFeB) N45H), 12 kW nominal (20 kW pico) e customizado.

Quanto ao diagrama elétrico referido, note que ele foi elaborado já considerando todas as alterações do circuito eletroeletrônico do sistema da motocicleta ZERO DS que são pertinentes ao retrofit em questão, porém, de certo modo, com um pouco de conhecimento e experiência, eu garanto que ele pode ser bastante útil, também, para o caso de se precisar fazer alguma manutenção (ou um retrofit diferente desse) numa motocicleta ZERO DS que ainda esteja na condição original de fábrica.

Eis ai:

Vale, lembrar, que a minha experiência com o sistema controlador original de uma MOTOCICLETA ELÉTRICA da marca norte-americana ZERO, modelo DS, ano 2010 veio de uma necessidade anterior ao retrofit.

Ocorreu, em 2014, que um lote dessas motocicletas serem aprendidas (supostamente por entrada ilegal no Brasil) após elas ficarem estacionadas por bem mais de 3 anos em um depósito da Receita Federal, foram vendidas em leilão, e elas precisaram ter o seu pacote de baterias todo recuperado (pois muitas células de Li-íon do pacote estavam mortas).

Assim, na mesma motocicleta em que eu havia realizado um serviço de restauração do pacote de bateria, no final do ano de 2014, depois, em 2016, eu também projetei e realizei o retrofit, com o objetivo de proceder a substituição do MOTOR original (um CC escovado da marca Agni, modelo 95-R, que queimou o coletor, escovas e porta escovas) e do CONTROLADOR DE MOTOR original (um Alltrax AXE4855) por um novo MOTOR CC, SEM ESCOVAS (BLDC) da marca REVOLT (fabricado em Israel) modelo RV-160 PRO (um motor magro, de alta densidade de potência, 12 kW nominal, torque excelente, apesar dele ser um MOTOR OUTRUNNER), e um controlador KELLY KEB72121E (adequado para acionar o novo motor).

A operação de retrofit foi planejada e realizada com a premissa de se manter operante no sistema o CONTROLADOR DEDICADO original da motocicleta Zero DS , contudo, apenas naquilo que ele é essencial, ou seja, em funções de controle que não se sobrepunham as mesmas funções que possam ser exercidas, diretamente, pelo controlador Kelly (controlador do motor).

Vale ressaltar que a empresa fabricante ZERO não forneceu (ainda que eu tivesse pedido, gentilmente, por e-mail, algumas vezes, eles sequer me responderam) diagrama elétrico / eletrônico algum, seja da motocicleta ou de suas partes, seja nos manuais dos proprietários, seja em seu site e, por isso, até aonde foi necessário, nós tivemos que levantar e elaborar os nossos próprios diagramas).

Então, é isso, um forte abraço e me desculpem por ficar tanto tempo sem escrever nesse blog.

Notas:

1. A característica Kv é uma especificação funcional de um motor elétrico, mas que em nada determina a qualidade geral dele. Além do mais, dar importância a especificação Kv tem sido algo tipico, apenas, de fabricantes e usuários de motores que trabalham com aplicações voltadas para o contexto de aeromodelos e de drones e as empresa que fabricam os motores BLDC de alta eficiência, para tais aplicações, são as que costumam utilizar a especificação Kv (não obstante, eu tenho empregado tais motores em aplicações de motocicletas, tais como a reforma de motocicleta Zero DS, com sucesso). Costumeiramente, Kv é muito pouco levado em considerações em todo o restante contexto das aplicações de motores elétricos e, por isso, muita gente até mesmo desconhece o que ela significa. Eu mesmo desconhecia o significado de kv, até poucos anos atrás (existe, inclusive, o perigo das pessoas desavisadas confundi-la com kV (quilovolt) e pensar que se trata de alguma característica de isolação elétrica, tal como a dos enrolamentos do motor, mas, não é) . Kv significa rotação do eixo do motor (em rpm) dividido pela tensão elétrica de operação (em volts). Assim, por exemplo, um motor pode ser especificado para operação a uma tensão de até 60 V, com um Kv de valor 70 (que foi o caso do motor empregado na motocicleta Zero DS que foi reformada). Isso significa, simplesmente, que quando tal motor é alimentado, por exemplo, com 60 V, ele irá apresenta uma rotação (girando  em vazio) de 60 x 70, ou seja, 4200 rpm. Assim, quanto mais alto o Kv, mais alta a rotação do eixo do motor, porém, em detrimento do torque que, consequentemente, fica menor. Você deve especificar Kv pensando na velocidade máxima que você pretende que o veículo tenha, e considerar a relação da transmissão (número de dentes da coroa e do pinhão, no caso de uma motocicleta) , além do diâmetro da roda que é tracionada (no caso da motocicleta, a roda traseira), sempre lembrando que, para uma dada potência de motor definida, maior velocidade implica em menor torque, e vice versa.

Motor Revolt RV-160-Pro, com Kv = 75 rpm/v e Vnominal = 60v

Veja Também: 

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 4/4)

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 3/4)

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 2/4)

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 1/4)