Entendendo os Quatro Modos de Carregamento de VE na IEC 61851: Guia Completo

Explorando a IEC 61851: Os Quatro Principais Modos de Carregamento de VE

A adoção global de veículos elétricos depende de padrões internacionais robustos que garantam segurança, confiabilidade e interoperabilidade perfeita. A norma IEC 61851, focada em sistemas de carregamento condutivo, define quatro modos de carregamento distintos — 1 a 4 — cada um adaptado a casos de uso e requisitos de segurança específicos.

Outros documentos IEC complementam esta estrutura: a IEC 62196 abrange plugs, tomadas, conectores de veículo e entradas, enquanto a IEC 61980 trata de sistemas de transferência de energia sem fio (WPT). Juntos, formam um ecossistema abrangente para tecnologia de carregamento de VE.

Tipos de Conexão de Cabo

A IEC 61851-1 classifica conexões de cabo em três categorias, ilustradas abaixo:

As três configurações primárias de cabo de carregamento de VE. Imagem cortesia da Universidade de Zagreb.

• Caso A — Cabo permanentemente fixado ao VE, destacável na estação de carregamento (EVSE). • Caso B — Cabo destacável em ambas as extremidades. • Caso C — Cabo permanentemente fixado ao EVSE.

Modo de Carregamento de VE 1

O Modo 1 conecta o VE diretamente a uma tomada doméstica. Suporta corrente máxima de 16 A, com limites de tensão de 250 V para monofásico e 480 V para trifásico. Este modo carece de comunicação entre o VE e o ponto de carregamento, e é frequentemente proibido ou restrito em muitas jurisdições.

Conexão básica de um VE a uma tomada doméstica. Imagem cortesia da Universidade de Zagreb.

Modo de Carregamento de VE 2

Tomadas domésticas não são projetadas para cargas contínuas de alta corrente típicas de carregamento de VE. O Modo 2 introduz um dispositivo de controle e proteção no cabo (IC-CPD) que gerencia funções de segurança como detecção de conexão terra, proteção contra sobrecorrente e superaquecimento. Suporta corrente máxima de 32 A e limites de tensão idênticos ao Modo 1, e pode ser usado com tomadas domésticas e industriais. No entanto, muitos países restringem seu uso público.

Principais recursos de segurança incluem:

• Monitoramento contínuo da conexão de terra de proteção.
• Desligamento automático por sobrecorrente e superaquecimento.
• Comutação funcional pelo EVSE baseada na demanda de potência detectada.

Cabo de carregamento Modo 2 com IC-CPD. Imagem modificada pela Universidade de Zagreb e Ali Bahrami.

Modo de Carregamento de VE 3

O Modo 3 emprega um EVSE dedicado e um carregador de bordo para fornecer energia AC à bateria. Incorpora protocolos abrangentes de segurança e comunicação, garantindo que tanto o VE quanto o EVSE estejam totalmente sincronizados antes do início do carregamento. O modo pode fornecer até 250 A em sistemas monofásicos de 250 V ou trifásicos de 480 V, e também suporta limite reduzido de 32 A para compatibilidade com cenários do Modo 2.

Todos os tipos de conexão de cabo (Caso A, B, C) são permitidos, com Caso B e C ilustrados abaixo:

Caso B e C no Modo 3. Imagem cortesia da Universidade de Zagreb.

O circuito piloto de controle — central para a comunicação do Modo 3 — opera da seguinte forma:

Circuito piloto de controle do Modo 3. Imagem modificada por Energies.

As chaves S1, S2 e S3 modulam a tensão do piloto para sinalizar diferentes estados de carregamento:

• Antes da conexão do cabo: S2 e S3 desligadas, S1 ativa → 12 V DC indica sem conexão.
• Após conexão do cabo: S3 ligada → 9 V sinaliza cabo conectado mas EVSE não pronto.
• EVSE pronto: S1 para oscilador → PWM indica prontidão.
• VE pronto: S2 ligada → 6 V (ou 3 V com R3 = 270 Ω) sinaliza prontidão e requisito de ventilação.
• Abortar carga: S2 desligada → 9 V sinaliza terminação.

Modo de Carregamento de VE 4

O Modo 4 é único ao fornecer DC de alta potência diretamente à bateria, ignorando o carregador de bordo. Pode fornecer até 600 V DC a 400 A, exigindo comunicação avançada e mecanismos de segurança rigorosos. Apenas conexões Caso C — cabos permanentemente fixados — são permitidas para este modo.

Modo 4 em conexão Classe C. Imagem cortesia de Ali Bahrami.

Conclusão

A norma IEC 61851 delimita quatro modos de carregamento que cobrem todo o espectro de carregamento condutivo de VE — desde conexões domésticas básicas até injeção DC de alta potência. Modos 1–3 alimentam energia AC no carregador de bordo do veículo, enquanto o Modo 4 fornece DC diretamente à bateria. O sofisticado sistema de piloto de controle do Modo 3 exemplifica o compromisso da norma com segurança e interoperabilidade.