Quais normas uma estação de carregamento para carros elétricos deve atender para funcionar?

Segurança Elétrica e Instalação: Conformidade com a NEC e Códigos Nacionais

NEC Artigo 625: Requisitos Principais para Equipamentos de Suprimento de VE (EVSE)

A Seção 625 do National Electrical Code estabelece regras essenciais de segurança ao instalar equipamentos de carregamento para veículos elétricos. O código especifica que essas estações não devem ser instaladas em áreas onde possam ser atingidas por veículos, precisam ter pelo menos 18 polegadas de espaço entre a parte inferior do equipamento e a superfície do solo, e os modelos externos devem possuir tampas resistentes aos danos causados pela água. Também existe a exigência de um interruptor de desligamento de emergência que possa ser visto claramente de cada ponto de carregamento. Além disso, todas as partes que lidam com alta tensão precisam de rótulos adequados para que os técnicos saibam exatamente com o que estão trabalhando ao realizar tarefas de manutenção. Essas diretrizes ajudam a manter todos seguros, garantindo ao mesmo tempo o funcionamento adequado dos equipamentos ao longo do tempo.

Proteção GFCI, Aterramento e Proteção contra Sobreintensidade conforme NEC 2023

De acordo com o Código Elétrico Nacional de 2023, toda tomada de equipamento de fornecimento de veículo elétrico precisa ter proteção por dispositivo diferencial residual (GFCI). Os DRs desarmam quando a corrente de fuga ultrapassa 20 miliampères, o que é muito importante para manter as pessoas seguras contra choques elétricos. Melhores regras de aterramento ajudam a criar caminhos de baixa impedância para falhas, e os dispositivos de sobrecorrente precisam ser compatíveis com a capacidade dos condutores. Como o carregamento de VE é considerado uma carga contínua, os eletricistas precisam dimensionar os circuitos para funcionar apenas a 80% de sua classificação máxima. Por exemplo, um circuito de 50 amperes pode suportar continuamente cerca de 40 amperes sem superaquecimento. Todas essas camadas de segurança trabalham juntas para combater as principais causas de incêndios elétricos que ocorrem quando alguém instala incorretamente o carregamento do seu VE em ambientes residenciais ou comerciais.

Dimensionamento de Circuitos, Capacidade de Condução de Corrente e Considerações sobre Gerenciamento Térmico

Ao projetar circuitos para estações de carregamento de veículos elétricos, os engenheiros precisam prestar muita atenção às quedas de tensão ao longo do sistema. Especificamente para carregadores de Nível 2, manter essa queda abaixo de 5% é essencial para garantir tanto o funcionamento eficiente quanto a maior durabilidade dos equipamentos envolvidos. Os condutores utilizados nessas instalações devem atender aos padrões descritos na Tabela NEC 310.16. Mas há outra consideração também: quando as temperaturas ambientes ultrapassam 86 graus Fahrenheit, a capacidade desses condutores precisa ser reduzida. Por isso, muitos profissionais recomendam o uso de cabos de cobre com classificação de 90 graus Celsius, o que oferece proteção adicional contra o acúmulo de calor. Os sistemas de monitoramento térmico também desempenham um papel fundamental. Esses sensores reduzem o fluxo de corrente sempre que as temperaturas internas atingem cerca de 140 graus Fahrenheit. Essa resposta automática ajuda a prevenir danos por superaquecimento dos componentes, especialmente porque o isolamento degradado continua sendo um dos principais motivos pelos quais as unidades EVSE falham prematuramente em condições reais de uso.

Certificação de Equipamentos e Normas Internacionais: UL, IEC e ISO

UL 2594 e UL 2231: Certificação de Segurança para Sistemas de Carregamento CA e CC

O padrão UL 2594 tem como objetivo garantir que os equipamentos de carregamento CA atendam aos requisitos básicos de segurança elétrica, como resistência adequada de isolamento e manutenção das correntes de fuga dentro de limites seguros. Já o UL 2231 foca na proteção dos trabalhadores por meio de sistemas de monitoramento de falhas à terra que funcionam tanto em configurações CA quanto CC. Obter a certificação não é apenas burocracia. Os equipamentos devem passar por testes rigorosos em situações extremas, incluindo estresse térmico simulado quando as temperaturas atingem cerca de 50 graus Celsius. As empresas desejam que seus produtos sejam certificados, portanto, precisam permitir que inspetores examinem suas instalações e enviem novos resultados de testes a cada três anos para manter essa certificação ativa. E vamos admitir, pessoal, se os fabricantes ignorarem esses padrões, acabamos vendo muitos problemas com falhas em sistemas elétricos residenciais devido a equipamentos abaixo do padrão.

IEC 61851-1 e IEC 62196: Padrões Globais para Interface e Conectores de Carregamento

A norma IEC 61851-1 descreve como os veículos elétricos e suas estações de carregamento se comunicam durante o processo de carregamento, abrangendo quatro modos de carregamento diferentes que correspondem a vários níveis de fornecimento de energia. Enquanto isso, a norma IEC 62196 trata dos conectores físicos propriamente ditos. Isso inclui tipos comuns como o Tipo 1 (também conhecido como J1772), Tipo 2 (conector Mennekes) e as variantes do sistema combinado de carregamento (CCS). Essas normas são fundamentais porque permitem que diferentes sistemas funcionem juntos de forma perfeita. Por exemplo, embora os conectores europeus CCS2 sejam diferentes dos conectores norte-americanos CCS1, eles ainda funcionam corretamente em conjunto graças aos seus protocolos de comunicação compartilhados. E no que diz respeito à durabilidade, todos os conectores oficialmente certificados precisam ter, no mínimo, classificação IP54, o que basicamente significa que podem suportar poeira e jatos de água vindos de qualquer direção sem falhar. Esse nível de proteção garante desempenho confiável mesmo em condições climáticas longe do ideal.

ISO 15118: Habilitando Autenticação Segura Plug-and-Charge e Integração Veículo-à-Rede (V2G)

A ISO 15118 traz autenticação digital segura por meio de uma estrutura PKI, o que torna possível o plug-and-charge, quando os carros conseguem reconhecer seus proprietários automaticamente graças aos pequenos certificados digitais integrados a eles. O que é realmente interessante nesse padrão é como ele também gerencia o fluxo bidirecional de energia para aplicações Veículo-à-Rede (V2G). As especificações definem protocolos detalhados de controle de potência para garantir que tudo funcione perfeitamente. No que diz respeito à comunicação entre o veículo e o carregador, existem opções como a Comunicação por Linha Elétrica ou os tradicionais cabos Ethernet, capazes de transmitir dados a velocidades de cerca de 10 Mbps. E não podemos esquecer das ferramentas inteligentes de gerenciamento de carga que já vêm integradas. Esses recursos ajustam constantemente a velocidade de carregamento com base no que está acontecendo na rede elétrica em cada momento, ajudando a evitar sobrecargas durante os horários de pico.

Interoperabilidade de Comunicação e Rede: Protocolos OCPP, OCPI e SAE

OCPP 1.6J e 2.0.1: Gestão Remota, Monitorização e Atualizações de Firmware

O Open Charge Point Protocol, comumente conhecido como OCPP, permite que estações de carregamento para veículos elétricos de diferentes fabricantes funcionem conjuntamente de forma remota. Com o OCPP implementado, os operadores podem monitorar em tempo real o status das estações, receber avisos automáticos em caso de problemas de conexão ou falhas de hardware, e distribuir atualizações de software a partir de um local centralizado, em vez de enviarem técnicos manualmente o tempo todo. A versão 2.0.1 trouxe melhorias significativas em segurança, incluindo criptografia nas comunicações e compatibilidade integrada com o padrão ISO 15118, que permite aos veículos carregarem automaticamente após a conexão. Para quem gerencia grandes redes de carregadores, o OCPP permite acompanhar cada sessão de carregamento por meio de registros detalhados contendo leituras de medidores, além de poder enviar comandos, como reiniciar uma unidade com defeito, diretamente a partir do painel de controle, sem necessidade de alguém estar fisicamente no local.

OCPI 2.2: Habilitando Roaming e Cobrança Entre Redes para Usuários de VE

A versão 2.2 do OCPI basicamente cria acordos padronizados de roaming entre diferentes redes de carregamento de veículos elétricos, permitindo que os motoristas conectem seus veículos em qualquer lugar sem complicações. O sistema integra elementos como tokens de autorização, o modo como as sessões são iniciadas e todos os tipos de informações em tempo real sobre a disponibilidade das estações, seus custos e alterações de preço que ocorrem em tempo real. Quando alguém faz login através do seu provedor principal de carregamento, obtém automaticamente acesso a outras estações compatíveis. Todos os dados das sessões são tratados nos bastidores entre diferentes plataformas. Essas interfaces padronizadas de programação de aplicações tornam possível a conexão com diversos sistemas de pagamento, o que significa que os usuários recebem uma única fatura mensal que cobre todo o seu carregamento em diferentes redes.

Compatibilidade de Conectores e a Transição Rumo ao NACS na América do Norte

J1772, CCS1, CHAdeMO e NACS: Coexistência e Transição do Setor

A paisagem de carregamento de veículos elétricos na América do Norte inclui atualmente vários tipos de conectores. Temos conectores J1772 para carregamento CA Nível 2, portas CCS1 para sessões de carregamento DC mais rápidas e instalações mais antigas ainda utilizando a tecnologia CHAdeMO. O mercado, no entanto, parece estar avançando em direção ao que é chamado de Padrão de Carregamento da América do Norte, ou NACS, abreviação em inglês. Este novo padrão oferece uma única porta compacta capaz de atender tanto às necessidades de carregamento CA quanto DC. Oficialmente reconhecido sob os padrões SAE J3400 no final deste ano, o NACS pode fornecer níveis impressionantes de potência chegando a 1 megawatt em circuitos DC. Ele também se conecta ao que muitos consideram a maior rede pública de carregamento disponível hoje. A maioria dos grandes fabricantes de automóveis planeja equipar seus veículos com portas NACS integradas a partir de cerca de 2025, o que significa menos problemas com adaptadores para os motoristas. Para aqueles passando pelo período de transição, não se preocupe muito. As antigas estações CCS1 e J1772 permanecerão funcionais graças a adaptadores universais e unidades de carregamento multipadrão. Essa configuração mantém as coisas funcionando sem problemas para os atuais proprietários de VE, garantindo ao mesmo tempo que o investimento em infraestrutura não seja desperdiçado em sistemas obsoletos.

Conformidade Regulamentar e Operacional: Leis Locais e Normas de Técnicos

Regulamentações Estaduais e Provinciais: CA Title 24, NY RevStat §32 e CSA C22.3 No. 10

Quando se trata de equipamentos para fornecimento de veículos elétricos (EVSE), seguir os códigos nacionais é apenas o ponto de partida. As normas regionais também desempenham um papel importante no local e na forma como esses sistemas são instalados. Tome-se, por exemplo, a Califórnia, onde o Título 24 exige que novos edifícios tenham infraestrutura pronta para VE, com circuitos elétricos adequados e espaço suficiente no painel. Do outro lado do rio, em Nova York, a Seção RevStat 32 foca em garantir que os pontos de recarga públicos sejam acessíveis a todos, o que significa sinalização clara e sistemas de pagamento fáceis de usar nas próprias estações. No norte, no Canadá, a norma CSA C22.3 N.º 10 trata especificamente de como as concessionárias se conectam à rede e que tipo de espaçamento deve ser mantido ao redor dos equipamentos. A maioria dessas regulamentações locais exige permissões antes de iniciar a instalação, além de relatórios regulares sobre as operações. Também existem incentivos financeiros para empresas que seguem corretamente as regras. Por outro lado, não cumprir essas diretrizes pode acarretar sérias consequências, incluindo multas de até cinquenta mil dólares por cada violação, segundo dados do NREL de 2023, além de grandes atrasos na conclusão dos projetos dentro do prazo.

NFPA 70E e OSHA 1910.333: Treinamento em Segurança Elétrica para Manutenção de Carregadores de VE

Quando se trata de manter os técnicos seguros durante trabalhos de manutenção em EVSE, existem normas específicas que devem ser seguidas. A norma NFPA 70E estabelece diretrizes claras sobre limites de arco elétrico e exige o uso de equipamentos de proteção resistentes ao fogo sempre que se trabalhe em sistemas elétricos energizados. Enquanto isso, a regulamentação da OSHA 1910.333 define requisitos para procedimentos adequados de bloqueio/etiquetagem, além do uso de ferramentas isoladas para qualquer trabalho em circuitos com mais de 50 volts. Os programas de treinamento normalmente abrangem várias áreas-chave, incluindo a realização de avaliações completas de riscos antes da manutenção de equipamentos, saber o que fazer em caso de desligamento de emergência, especialmente nas raras, mas perigosas, situações de fuga térmica, e verificar as conexões de aterramento, particularmente importantes para estações de carregamento rápido de corrente contínua. Os trabalhadores precisam participar de sessões anuais de reciclagem apenas para manter seu status de autorização atualizado. Empresas que seguem esses protocolos de segurança registram uma queda acentuada nas lesões no local de trabalho, cerca de 67 por cento, segundo dados recentes do BLS de 2024. Além disso, evitam falhas dispendiosas em equipamentos, que podem ultrapassar setecentos e quarenta mil dólares cada vez que algo dá errado.

Perguntas frequentes

O que é a NEC Article 625?

A NEC Article 625 fornece regras essenciais de segurança para a instalação de equipamentos de fornecimento de energia para veículos elétricos, abordando aspectos como posicionamento, requisitos de interruptores de desligamento de emergência e rotulagem para manutenção.

Por que a proteção GFCI é importante para o EVSE?

A proteção GFCI é crucial para prevenir choques elétricos, desligando automaticamente quando a corrente de fuga excede os limites seguros, protegendo assim os usuários de possíveis riscos elétricos.

Como normas internacionais como UL e IEC impactam a segurança do EVSE?

Normas internacionais como UL e IEC garantem a segurança dos sistemas de carregamento CA e CC por meio de testes rigorosos, promovendo operação confiável e minimizando riscos associados a equipamentos abaixo do padrão.

Qual é o papel da ISO 15118 no carregamento de veículos elétricos?

A ISO 15118 facilita a integração segura do sistema plug-and-charge e permite sistemas Vehicle-to-Grid por meio de protocolos detalhados de controle de potência, aumentando a eficiência da infraestrutura de carregamento de veículos elétricos.

Como regulamentações locais afetam as instalações de EVSE?

Regulamentações locais, como a CA Title 24 e a NY RevStat Section 32, determinam requisitos específicos para instalações de EVSE, garantindo acessibilidade, conformidade e segurança por meio de permissões e relatórios regulares.