Com o crescimento da popularidade dos veículos elétricos (VEs), impulsionado por avanços tecnológicos e apoio governamental, como a decisão da União Europeia de proibir veículos de combustão interna até 2035, a infraestrutura de carregamento está em constante evolução. Neste contexto, o gerenciamento térmico do carregamento EV se destaca como um dos maiores desafios técnicos.
Carregadores AC e DC EV: Entendendo a Diferença
Existem duas principais categorias de carregadores para VEs: AC (corrente alternada) e DC (corrente contínua). Nos carregadores AC, a conversão de AC para DC ocorre dentro do próprio veículo, através de um carregador a bordo. Já os carregadores DC realizam essa conversão externamente, entregando energia diretamente em DC para o veículo. Isso permite que os carregadores DC sejam mais potentes, eliminando limitações de peso e tamanho.
O Papel dos IGBTs nos Carregadores DC
Nos carregadores DC, dispositivos semicondutores, como Transistores Bipolares de Porta Isolada (IGBTs), são cruciais. Eles são responsáveis pela retificação e inversão da corrente, operando em altas tensões e com rápidas taxas de comutação. Isso resulta em geração significativa de calor. A dissipação de calor dos IGBTs aumentou drasticamente nas últimas décadas, criando a necessidade de soluções eficazes de resfriamento.
Desafios Térmicos e Soluções
O gerenciamento térmico de IGBTs envolve a utilização de dissipadores de calor e ventiladores. Dissipadores de calor aumentam a área de superfície para dissipação térmica, enquanto ventiladores melhoram o fluxo de ar sobre essas superfícies. Essa combinação reduz a resistência térmica e mantém os IGBTs operando dentro de suas temperaturas seguras. Em alguns casos, sistemas de resfriamento a líquido são empregados, oferecendo resistências térmicas ainda menores, mas com maior custo e complexidade.
Estratégias de Projeto para Resfriamento
A colocação estratégica dos componentes e sensores térmicos é essencial para otimizar o fluxo de ar e a distribuição de calor. Sensores bem posicionados fornecem dados precisos, permitindo ajustes automáticos nos sistemas de resfriamento. Isso é vital para evitar superaquecimento e garantir a eficiência do carregador.
Considerações Ambientais
Estações de carregamento EV são frequentemente instaladas ao ar livre, enfrentando diversas condições climáticas. Projetar gabinetes resistentes às intempéries, com ventilação adequada e proteção contra elementos naturais, é crucial. O aquecimento solar, por exemplo, pode ser mitigado com estruturas de sombreamento que mantêm o fluxo de ar, evitando o aumento excessivo da temperatura interna dos gabinetes.
O Futuro do Carregamento de EVs
Com a crescente adoção de VEs, a infraestrutura de carregamento precisa evoluir continuamente. Isso implica não apenas melhorias em termos de potência e capacidade de carregamento, mas também a adaptação a novos padrões de software e hardware. Os desafios térmicos apresentados pelos IGBTs em carregadores DC são complexos, mas abordagens inovadoras e pesquisa contínua em gerenciamento térmico são essenciais para garantir a segurança e a eficiência dos sistemas de carregamento.
Para técnicos de reparação automotiva, compreender esses desafios e soluções é vital. Manutenção preditiva e corretiva focada em sistemas de resfriamento adequados pode evitar falhas dispendiosas e garantir a longevidade dos carregadores de veículos elétricos, promovendo um desempenho confiável e eficiente.
Confira a última coluna do especialista Sergio Oliveira.
Sergio Oliveira, Mestre em Ciências e Tecnologias Espaciais, Engenheiro Aeroespacial e Consultor em tecnologias e treinamentos do setor automobilístico. Siga no Instagram @sergioaer @pullup_se
