Ficha 01 · Arquitetura, alta tensão e baterias
Exercício 1 · Tipos de veículo eletrificado
Identifica o tipo (HEV, PHEV, BEV ou FCEV) em cada caso e justifica numa frase: (a) tem motor a combustão e elétrico, mas não liga à tomada; (b) só tem motor(es) elétrico(s) e bateria; (c) tem os dois motores e carrega da rede; (d) produz eletricidade a bordo a partir de hidrogénio.
Resposta:
- (a) HEV — híbrido que carrega só a andar/travar, sem tomada.
- (b) BEV — 100 % elétrico, sem motor a combustão.
- (c) PHEV — híbrido plug-in, bateria maior que carrega da rede.
- (d) FCEV — célula de combustível a hidrogénio.
Exercício 2 · A cor laranja
Porque é que os cabos e conectores de alta tensão são cor de laranja? Que regra prática deves associar a essa cor?
Resposta:
O laranja é uma convenção universal que sinaliza alta tensão (perigo de morte), para que qualquer técnico identifique de imediato os componentes AT. Regra: laranja = não tocar sem procedimento de corte, EPI e verificação de ausência de tensão.
Exercício 3 · Componentes da rede AT
Associa cada componente à sua função: inversor, conversor DC/DC, OBC (carregador de bordo), contactores, service disconnect.
Resposta:
- Inversor — converte a DC da bateria em AC trifásica para o motor (e o inverso na regeneração).
- Conversor DC/DC — alimenta a rede de 12 V a partir da AT (faz o papel do alternador).
- OBC — converte a AC da rede em DC para carregar a bateria.
- Contactores — relés de potência que ligam/isolam a bateria; abrem quando o carro desliga.
- Service disconnect — seccionador manual de segurança para isolar a bateria antes de intervir.
Exercício 4 · Proteções de segurança
Explica, por palavras tuas, o que é o HVIL e o que é a monitorização de isolamento. Que problema deteta cada um?
Resposta:
- HVIL (High Voltage Interlock Loop): um circuito em série por todos os conectores de AT. Se um conector é aberto, o sistema deteta a interrupção e corta a alta tensão — protege quem desliga um conector.
- Monitorização de isolamento: o BMS mede continuamente a resistência entre a AT e o chassis. Deteta fugas (resistência baixa) causadas por cabo danificado, humidade ou célula com defeito.
Exercício 5 · Célula, módulo e pack
Uma bateria tem 96 células de ião-lítio de 3,7 V ligadas em série. Qual a tensão nominal aproximada do pack? Se em vez de série estivessem em paralelo, o que mudaria?
Resposta:
Em série, as tensões somam-se: 96 × 3,7 V ≈ 355 V. Em paralelo, a tensão mantinha-se em 3,7 V mas somava-se a capacidade (mais energia/autonomia, mesma tensão). Os packs reais combinam séries e paralelos para obter a tensão e a capacidade desejadas.
Exercício 6 · SOC vs SOH
Distingue SOC de SOH. Um carro com SOC 90 % e SOH 75 % está carregado? Está saudável?
Resposta:
- SOC (State of Charge) = nível de carga atual, em %. 90 % → está quase cheio.
- SOH (State of Health) = saúde/capacidade restante face à de fábrica. 75 % → a bateria envelheceu (perdeu 25 % da capacidade); autonomia menor, mas não é uma avaria elétrica de segurança.
Exercício 7 · Janela térmica
Porque é que a bateria de ião-lítio precisa de um circuito de arrefecimento (e às vezes aquecimento)? O que acontece se ficar muito quente ou muito fria?
Resposta:
O lítio funciona melhor numa janela térmica (~20-40 °C). Muito quente → degradação acelerada e risco de segurança. Muito frio → menos potência disponível e carga mais lenta. O circuito térmico (por líquido, geralmente) mantém as células na janela ótima, prolongando a vida e permitindo carga rápida.
Exercício 8 · Carga AC vs DC
Distingue carga AC de carga DC rápida. Em qual delas é usado o carregador de bordo (OBC)? Porque é que a carga rápida abranda perto dos 100 %?
Resposta:
- AC: a rede fornece corrente alternada; o OBC do carro converte para DC (casa/poste). Mais lenta.
- DC rápida: o posto fornece DC diretamente ao pack, contornando o OBC. Muito mais rápida.
A carga rápida abranda perto dos 100 % (e com bateria fria) porque o BMS limita a potência para proteger as células do calor e da sobrecarga.