O que é carga de carro elétrico sem fio e como ela funciona?

O que é a indução de carga?

Tenho certeza que mais de um de vocês tem um telefone com carga sem fio: basta deixá-lo no carregador e ele iniciará seu ciclo de carga da bateria. O princípio utilizado para carregar os veículos é o mesmo, mas com maior potência. Mas quais são os princípios de carregamento sem fio?

Não se preocupe, não vamos expandir muito, nem vamos usar fórmulas matemáticas, como as equações rotacionais ou de Maxwell. Vamos tentar explicar de uma forma simples.


O sistema consiste basicamente em dois elementos: uma bobina, no transmissor; e outra bobina localizada a uma certa distância, no receptor. Uma bobina não é mais do que um fio de uma certa espessura, enrolado um certo número de vezes. Dependendo destes parâmetros, e do tipo de material dentro, teremos um valor de indutância.

Se passarmos uma corrente alternada através da primeira bobina (Tx), um campo magnético será criado dentro dela. Dependendo da direção da corrente, o campo magnético também irá mudar de direção. Isto foi explicado há anos pelo Sr. Faraday, com suas equações de indução (caso você queira ir mais fundo). Bem, este campo magnético também passará pela segunda bobina (Rx), se estiver suficientemente próximo, então, por sua vez, irá induzir (daí o nome) uma corrente elétrica na segunda bobina. Já temos corrente na segunda bobina, sem tocar na primeira. Se você notar, é o mesmo princípio que em um transformador de corrente.

Para aumentar a potência, o que se faz é tentar que a distância seja a menor possível, que a indutância seja a maior possível e que ambas as bobinas sejam idênticas em número de voltas, para que entrem em ressonância; para dar uma idéia, é como sintonizar o rádio: aquele que emite e aquele que recebe deve estar na mesma freqüência, para que a transferência de energia entre eles seja máxima.


Para resumir: veja a imagem, o sistema é muito simples. Uma corrente é passada através da primeira bobina, e magicamente, a corrente aparece na segunda. Aplicando-o aos veículos, o mais importante é o alinhamento das duas bobinas: se ambos os centros coincidirem, o alinhamento será perfeito e a transmissão de potência será máxima. Qualquer pequeno desvio fará com que o desempenho caia muito rapidamente. Por isso é importante que eles estejam muito bem alinhados.

A partir daqui, introduza os sistemas acessórios que cada fabricante deseja implementar: um detector de proximidade com transmissão de dados NFC, para que o sistema não funcione 24 horas, um conversor AC para DC para carregar as baterias do veículo, etc. Deve-se dizer que o sistema é bastante seguro, pode ser usado ao ar livre, e se passarmos por cima dele, mesmo que apenas a bobina transmissora esteja funcionando, não morreríamos eletrocutados, porque nosso corpo não estaria "sintonizado" para a mesma freqüência. Mesmo assim, não seria aconselhável, por causa das correntes parasitárias que poderiam ser induzidas. Assim, os sistemas de segurança são implementados para que só funcione quando o veículo estiver alinhado acima da bobina do transmissor.

BMW 530e e recarregamento por indução

Como dissemos, a BMW será o primeiro fabricante a lançar comercialmente o sistema em 2018, como uma opção para o seu 530e (link para a sua folha de dados). Como você sabe, este é um híbrido plug-in com uma bateria de 9,4 kWh, que é muito pequena em comparação com qualquer carro elétrico no mercado. O sistema de carga indutiva da BMW é capaz de fornecer, em condições óptimas de alinhamento, 3,2 kW. Isto significa que precisamos de cerca de 3,5 horas para recarregar completamente a bateria do 530e. Como você pode ver, o sistema em si fornece muito pouca energia, tornando-o inútil para o carregamento elétrico puro.


Para lhe dar uma idéia, se quiséssemos recarregar uma bateria Tesla 100 kWh do zero, precisaríamos de mais de um dia, especificamente 31 horas e um quarto. Portanto, a potência que fornece é equivalente à que uma tomada doméstica pode fornecer, e só é útil e rápida no caso de veículos híbridos, cuja bateria é muito menor do que a eléctrica. É também uma taxa de carregamento aceitável para um carro como o BMW i3 (33 kWh), desde que estejamos a falar de um carregamento nocturno.

Ainda assim, é muito positivo que um fabricante "abra o jogo" neste campo, para que o sistema comece a progredir pouco a pouco. Ainda não há preços definidos, mas algumas fontes apontam para um preço ligeiramente superior a 900 dólares americanos (cerca de 800 euros). Deixamos-lhe um vídeo onde pode ver como funciona o sistema BMW.

Cobrança por indução e o resto dos fabricantes

É claro que a BMW não é a única interessada nesta tecnologia. Ousaria dizer que todos os fabricantes têm algum protótipo em andamento, usando este tipo de recarga. Vamos dar uma vista de olhos aos projectos mais relevantes.

A Toyota, em colaboração com a Witricity, já dispõe de um sistema funcional. Bosch em colaboração com a Evatran, com um sistema compatível com Chevrolet Bolt, Nissan Leaf, Rolls Royce Phantom 102EX (protótipo) ou Citroën C1 (protótipo). A Audi apresentou o seu sistema de indução em 2015, e tinha uma potência de 3,6 kW, muito semelhante à da BMW. A Volvo, juntamente com a Bombardier, também tem um sistema experimental. Por sua vez, a Renault colabora com a Qualcomm (o mesmo fabricante da maioria de nossas CPUs móveis e os criadores do Qi, o padrão de carregamento sem fio para nossos dispositivos) em seu projeto Halo, onde a Zoe é recarregada a uma distância de até 40 cm com 94% de eficiência, em testes realizados em Londres.


Em nosso país, a Renault também está empenhada na pesquisa com seu projeto W Alma, e está desenvolvendo um novo carregador sem fio, juntamente com o Centro de Tecnologia de Plásticos (Andaltec), a empresa Premo, uma empresa especializada na concepção, fabricação e comercialização de componentes indutivos, o Instituto de Ciência dos Materiais de Madrid (ICMM-CSIC) e a Universidade Politécnica de Madrid. Este projecto visa ter um modelo funcional em 2019 com uma potência de 3,3 kW e uma eficiência de 92%.

O futuro da indução vai estar em movimento?

É evidente que estamos no início de uma nova era e que este sistema de carregamento por indução tem um longo caminho a percorrer. Vimos mesmo experiências, como a desenvolvida pela Renault com um Kangoo Z.E., onde numa pista de 100 metros equipada com carregadores indutivos em toda a sua extensão, recarregam a bateria do veículo - ou fazem-no descarregar muito lentamente - à medida que se desloca.

Digamos que seria como uma espécie de eléctrico, mas sem contacto. Pessoalmente, espero que seja tão bem sucedido como o vídeo do Betamax. Penso que o custo de instalação e manutenção desta infra-estrutura, juntamente com o desenvolvimento de novas baterias com maior capacidade, tornará o sistema muito pouco atractivo para a implementação em massa. Este sistema, como é proposto atualmente, pode recuperar 0,25 kWh por quilômetro a 100 km/h. Por outras palavras, só recarregaria se o consumo eléctrico fosse actualmente inferior a 25 kWh/100 km, o que é viável num veículo com a aerodinâmica do Kangoo Z.E. No entanto, recarregaria toda a bateria muito lentamente, e numa estrada muito longa.

Assim que houver concorrência entre fabricantes, o sistema irá melhorar, tornar-se mais eficiente e poderoso, embora, como vimos, hoje não possa competir em potência com um bom cabo de cobre.



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