Bloco 1 · O que é um veículo eletrificado

História e evolução

• Séc. XIX: primeiros elétricos a bateria; chegaram a ser maioria antes do motor a combustão vencer por autonomia e preço.
• 1997 — Toyota Prius: primeiro híbrido produzido em massa; populariza a travagem regenerativa.
• 2008-2012: baterias de ião-lítio tornam o elétrico moderno viável (Tesla Roadster, Nissan Leaf).
• Hoje: eletrificação em massa por pressão ambiental (emissões, ruído) e melhoria da bateria (densidade, custo, carga rápida).

A eletrificação muda a oficina: menos peças móveis, mas alta tensão perigosa e novos métodos de diagnóstico.

Tipos de veículo eletrificado

Um HEV pode ser série (combustão só gera eletricidade), paralelo (ambos movem as rodas) ou misto (série-paralelo, ex.: Prius).

Cores e níveis de tensão

• Baixa tensão (12/48 V): rede tradicional — luzes, ECU, conforto.
• Alta tensão (AT): ~100 a 800 V DC — tração. Perigo de morte.
• Convenção universal: cabos e conectores de AT são LARANJA.

Nunca tocar em cablagem laranja sem seguir o procedimento de corte e verificação de ausência de tensão do fabricante.

Bloco 2 · Instalação elétrica de alta tensão

Componentes da rede AT

• Bateria de tração (HV) — fonte de energia.
• Cabos de AT (laranja) — blindados, secção elevada.
• Caixa de junção / Service Disconnect — seccionador manual de segurança.
• Contactores (relés de potência) — ligam/desligam a bateria ao resto sob comando do BMS.
• Inversor — converte DC AC para o motor.
• Conversor DC/DC — alimenta a rede de 12 V a partir da AT.
• Carregador de bordo (OBC) — converte AC da rede em DC para a bateria.

Dispositivos de proteção

• Fusíveis pirotécnicos / de potência — cortam a AT numa sobrecorrente ou colisão.
• Contactores de potência — abrem a AT sempre que a ignição desliga (a bateria fica "isolada" em repouso).
• Interlock (HVIL): circuito de segurança em série por todos os conectores AT; se um conector é aberto, o sistema corta a AT.
• Monitorização de isolamento: o BMS mede continuamente a resistência entre a AT e a carroçaria (chassis); queda = fuga = avaria.

Esquemas elétricos

• Ler sempre o esquema do fabricante antes de intervir.
• Identificar no esquema: bateria HV, contactores, fusível principal, inversor, DC/DC, OBC, HVIL.
• Localizar o ponto de corte de serviço (service plug) e o procedimento de shutdown.

[Bateria HV] --contactores--> [Inversor] --3 fases AC--> [Motor]
     |                                                     
     +--> [DC/DC] --> rede 12V        [OBC] <-- tomada AC (PHEV/BEV)

Bloco 3 · Propulsão e baterias

Sistemas de propulsão

• BEV: um ou mais motores elétricos; tração dianteira, traseira ou AWD (motor por eixo).
• HEV série: roda só o motor elétrico; a combustão é gerador.
• HEV paralelo: motor elétrico assiste a combustão nas acelerações.
• HEV misto (Prius): repartidor planetário distribui potência entre combustão e elétrico conforme o regime.

Modos de operação: arranque elétrico → assistência → travagem regenerativa → recarga → só combustão em autoestrada.

Baterias de tração — tipos

Célula → módulo → pack. A tensão do pack = soma das células em série (ex.: 96 células × 3,7 V ≈ 355 V).

BMS e arrefecimento

• BMS (Battery Management System): equilibra células (balancing), mede tensão/temperatura, protege de sobrecarga e sobredescarga, e faz a monitorização de isolamento.
• SOC = estado de carga (%); SOH = estado de saúde (capacidade restante).
• Arrefecimento da bateria: por ar, por líquido (mais comum) ou por refrigerante do A/C. Manter a bateria na janela térmica (~20-40 °C) prolonga a vida e permite carga rápida.

Carregamento

• Conectores: Type 2 (AC, Europa), CCS Combo 2 (AC+DC), CHAdeMO (DC, japonês).
• A carga rápida aquece a bateria → o BMS limita a potência para proteger as células.

Bloco 4 · Motores, regeneração e inversor

Motor AC (assíncrono e síncrono)

• Corrente alternada trifásica gerada pelo inversor.
• Assíncrono (indução): robusto, barato, sem ímanes; escorregamento entre campo e rotor.
• Síncrono de ímanes permanentes (PMSM): mais eficiente e compacto; usa ímanes de terras raras. Dominante nos BEV atuais.
• Controlo de binário e velocidade pela frequência e amplitude das 3 fases.

Motor DC e comando

• Motor DC: simples de controlar (tensão velocidade), mas tem escovas e coletor que se desgastam.
• Usado em auxiliares (ventiladores, bombas, arranque) e em veículos elétricos mais antigos/pequenos.
• Comando por PWM (modulação por largura de impulso): varia a tensão média para controlar a rotação.

Travagem regenerativa

• Ao travar, o motor funciona como gerador: transforma a energia cinética em eletricidade e recarrega a bateria.
• Reduz o desgaste dos travões de atrito e aumenta a autonomia.
• Combina-se com o travão hidráulico (blending): a ECU decide quanto vem da regeneração e quanto dos calços.
• Limitada com bateria cheia ou muito fria.

Inversor

• Converte a DC da bateria em AC trifásica para o motor (e o inverso na regeneração).
• Usa transístores de potência (IGBT / SiC) comutados a alta frequência.
• Controlo de temperatura: os semicondutores aquecem muito → circuito de arrefecimento líquido dedicado; sensores cortam potência em sobreaquecimento.
• Avaria comum: falha de um transístor → códigos de binário/potência limitados.

Bloco 5 · Diagnóstico

Ferramentas e métodos

• Equipamento de diagnóstico (OBD/scan tool): lê DTC (códigos de avaria), SOC/SOH, temperaturas, tensões de módulo.
• Multímetro CAT III/IV com pontas isoladas — medições de tensão/continuidade em AT.
• Megóhmetro: teste de isolamento (resistência AT → chassis; deve ser ≫ MΩ).
• Pinça amperimétrica: medir correntes sem cortar o cabo.
• Câmara térmica: detetar pontos quentes (contactos, células).

Fluxo de diagnóstico

1. Ler os DTC e os dados em tempo real (SOC, temperaturas, tensões de célula).
2. Reproduzir/confirmar a avaria.
3. Consultar o esquema e o procedimento do fabricante.
4. Isolar a AT (procedimento de corte) antes de medir com contacto.
5. Medir isolamento, continuidade e tensões ponto a ponto.
6. Comparar com valores nominais → localizar o componente.
7. Reparar/substituir e validar (limpar códigos, testar).

Avarias típicas

• Perda de isolamento (fuga AT→chassis): humidade, cabo danificado, célula.
• Célula/módulo degradado: SOH baixo, desequilíbrio de tensões.
• Contactor colado ou queimado.
• Falha do inversor (transístor) → binário limitado.
• Sobreaquecimento por falha do circuito de arrefecimento.
• Erros de comunicação CAN entre BMS, inversor e ECU.

Bloco 6 · Manutenção e segurança

Manutenção e substituição

• Líquido de arrefecimento da bateria/inversor: verificar nível e estado; purgar segundo o fabricante.
• Filtros e válvulas do circuito térmico.
• Software/BMS: atualizações e recalibração de SOC.
• Substituição de módulos da bateria: só com AT cortada, EPI e ferramenta isolada; respeitar binários e sequência.
• Travões: menos desgaste (regeneração) mas vigiar corrosão por pouco uso.

Riscos e EPI

• Riscos: eletrocussão (AT DC), arco elétrico, queimaduras, curto-circuito por ferramenta metálica, gases/eletrólito de bateria, energia armazenada mesmo com carro desligado.
• EPI: luvas isolantes classe 0 (1000 V) verificadas, viseira/óculos, calçado isolante, ferramenta isolada VDE.
• Nunca trabalhar sozinho em AT; sinalizar o posto.

Procedimento de corte da AT

1. Desligar a ignição e retirar a chave; sinalizar "não ligar".
2. Vestir EPI e usar ferramenta isolada.
3. Retirar/acionar o service disconnect (seccionador) conforme o manual.
4. Aguardar o tempo indicado (descarga dos condensadores do inversor).
5. Verificar ausência de tensão com o multímetro (num ponto de teste conhecido).
6. Só então intervir. Repor pela ordem inversa e revalidar isolamento.

Veículos acidentados/danificados

• Tratar como energizado até prova em contrário.
• Risco de incêndio de bateria (thermal runaway): pode reacender horas depois; grandes volumes de água / arrefecimento e vigilância.
• Não cortar cablagem laranja; identificar pontos de corte de segurança do fabricante.
• Seguir a ficha de resgate do modelo (localização da bateria, airbags, pontos de corte).

Síntese

• Alta tensão = perigo de morte: corte, EPI e verificação de ausência de tensão são obrigatórios.
• Bateria (Li-ion/Ni-MH) + BMS + gestão térmica são o coração do VE.
• O inversor converte DCAC e comanda o motor; a regeneração recupera energia.
• Diagnóstico = DTC + esquema + medições (isolamento, continuidade, corrente, temperatura).
• Em veículo acidentado, assumir energizado e seguir a ficha de resgate.