Este carregador universal pode simplificar o cenário EV

Este artigo faz parte de nossa série exclusiva IEEE Journal Watch em parceria com IEEE Xplore.

A tecnologia de baterias para veículos eléctricos está a evoluir rapidamente, o que é uma excelente notícia tanto para melhorar os VE como para enfrentar as alterações climáticas. No entanto, a constante evolução da tecnologia tornou um desafio a criação de infraestruturas que possam suportar toda a gama de baterias atualmente disponíveis, para não mencionar quaisquer desenvolvimentos futuros.

Num avanço recente, os investigadores criaram um novo carregador de bateria que pode suportar as gerações atuais e futuras de baterias para veículos elétricos numa vasta gama de tensões: qualquer coisa entre 120 e 900 volts. A nova tecnologia é descrita em um estudo publicado na edição de setembro do IEEE Transactions on Power Electronics.

Os EVs de hoje, como o Nissan Leaf S, o Tesla Model X e o Mercedes-Benz EQA, têm tensões de bateria que variam de 250 a 450 V. Mas os EVs da próxima geração, como o Rapide E, Lucid Air, Porsche Taycan, Hyundai Ioniq e KIA EV6 terão baterias com tensões que variam de 600 a 800 V.

Estas baterias de próxima geração proporcionarão tempos de carregamento mais curtos e, ao mesmo tempo, pesarão menos, o que significa que os VEs podem estar prontos para circular mais rapidamente e viajar mais longe com carga total. “No entanto, carregar essas baterias de alta tensão com os carregadores existentes degrada a eficiência, devido à operação com o dobro da tensão nominal”, diz Deepak Ronanki, professor assistente do Instituto Indiano de Tecnologia Madras, em Chennai, Índia, e pesquisador sênior do IEEE. membro que esteve envolvido no estudo.

Ronanki e o pesquisador de doutorado Harish Karneddi criaram um carregador universal capaz de suportar tensões entre 120 e 900 V – algo que eles dizem que ainda não havia sido alcançado.

O carregador de bateria de Ronanki e Karneddi é na verdade um carregador de dois estágios, com um circuito de correção do fator de potência (PFC) boost-buck frontal seguido por um conversor DC-DC reconfigurável. Como o termo “boost-buck” sugere, o carregador de bateria pode aumentar a tensão quando a tensão da bateria for maior que a tensão de entrada e, inversamente, diminuir a tensão quando a tensão da bateria for menor que a tensão de entrada.

Numa série de simulações e experimentos, Ronanki e Karneddi provaram que seu novo carregador pode carregar baterias com segurança em qualquer tensão entre 120 e 900 V. Embora o carregador tenha mostrado uma ligeira degradação de eficiência em pontos operacionais de tensão mais baixa – na faixa de 48 a 900 V. 120 V – ainda superou a eficiência dos carregadores convencionais em todas as tensões testadas. O carregador teve uma eficiência consistentemente superior a 94%.

Ronanki observa que este carregador universal poderia erradicar a necessidade de carregadores dedicados para diferentes tensões de baterias e diferentes tipos e configurações de veículos. “Além disso, o carregador pode ser usado como uma unidade portátil – essencialmente como um kit de emergência – em caso de avaria do veículo ou descarga profunda da bateria”, acrescenta.

Os investigadores planeiam comercializar esta tecnologia como uma unidade de carregamento a bordo para reduzir o custo de produção dos carregadores, bem como uma unidade de carregamento externa para fornecer uma unidade de carregamento para carregar todos os EVs. Eles registraram uma patente e estão colaborando com parceiros da indústria para comercializar o carregador.

Os pesquisadores também estão pensando em adaptar seu carregador para outros tipos de veículos. “Atualmente, estamos trabalhando para melhorar a eficiência do carregador nesta região de operação de tensão, para que o mesmo carregador possa ser usado para e-bikes, e-bikes e carros pequenos”, diz Ronanki.