Veículos Elétricos - Os Carros Verdes - Emissão "Zero" de Carbono - Tecnologias e Empreendimentos: Sistema de Carregamento Combinado com conector IEC 62196 Tipo 2 COMBO 2 (também referido como T2, CCS2, ou IEC 62196-3)

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!