Os veículos elétricos (VEs) representam um novo conceito no sector dos transportes. Neste sentido, devido à proliferação dos VEs, cada vez mais, existirá uma grande quantidade de energia armazenada em baterias, possibilitando, assim, novos conceitos de operação dos VEs além do tradicional carregamento das baterias denominado grid-to-vehicle (G2V), onde a energia que carrega as baterias provém da rede elétrica [1]. Durante este modo de operação o consumo de corrente deve ser sinusoidal e em fase com a tensão, operando assim o carregador com fator de potência unitário. Por outro lado, utilizando sistemas de carregamento de baterias bidirecionais é possível devolver parte da energia armazenada nas baterias de volta à rede elétrica. Este processo está identificado na literatura como vehicle-to-grid (V2G). Além destes modos de operação, o aumento dos VEs permitirá ainda o surgimento de novos conceitos de utilização dos VEs enquadrados com novas tecnologias no sector das redes elétricas. Um destes novos conceitos de utilização dos VEs está diretamente relacionado com a evolução das smart grids e smart homes é o modo de operação vehicle‑to‑home (V2H). Este modo de operação (V2H) consistirá em utilizar a energia armazenada nas baterias dos VEs para alimentar as cargas elétricas de acordo com a conveniência do utilizador do VE. Este modo de operação poderá ser utilizado para alimentar cargas em locais isolados onde não haja conexão à rede elétrica ou para alimentar cargas elétrica prioritárias de uma casa em caso de falhas de energia elétrica (i.e., como uma UPS do tipo off‑line). Este conceito foi inicialmente introduzido pela Nissan com o nome \"LEAF-to-Home\", no entanto, este sistema usa um equipamento dedicado \"EV Power Station\", que permite o modo de funcionamento V2H unicamente onde este equipamento está instalado. Além disso, não permite o funcionamento como uma UPS em caso de falhas de energia elétrica. Assim, é possível que um carregador de baterias de um VE opere em um, dois ou três modos diferentes: G2V, V2G e V2H. Em todos os três modos de operação (G2V, V2G e V2H) é importante manter a qualidade da energia na rede elétrica.

Neste seguimento, surge a oportunidade de criar um carregador on-board bidirecional. Este carregador, tal como o próprio nome indica situa-se dentro do carro, e para além do funcionamento em modo G2V, permite também o modo de funcionamento V2G e V2H. Este carregador on‑board bidirecional é composto por dois conversores de potência que partilham o mesmo barramento CC. Um dos conversores faz a interface com a rede elétrica (CA-CC) e o outro com as baterias (CC-CC). Para o conversor que faz interface com a rede elétrica e o barramento CC, é utilizado um retificador full‑bridge ativo (totalmente controlado), para que o consumo de corrente seja sinusoidal e o fator de potência unitário durante os modos de operação G2V e V2G. Durante o modo de operação V2H o conversor CA-CC opera como uma fonte de tensão controlada sintetizando um sinal de tensão com a amplitude e frequência necessárias para alimentar as cargas elétricas que estejam conectadas ao VE. O conversor que faz interface entre o barramento CC e as baterias (conversor CC-CC), durante o modo de operação G2V funciona como um conversor do tipo buck, controlando a corrente e a tensão durante os diferentes estágios do carregamento de baterias. Durante o modo de operação V2G, o conversor funciona como um conversor do tipo boost, descarregando as baterias com corrente constante. Durante este modo de operação (V2H) o conversor CC-CC é responsável por regular a tensão do barramento CC para o correto funcionamento do conversor CA-CC [2].

Referências:

[1]   J. G. Pinto, Vítor Monteiro, Henrique Gonçalves, Bruno Exposto, Delfim Pedrosa, Carlos Couto, João L. Afonso, \"Bidirectional Battery Charger with Grid-to-Vehicle, Vehicle-to-Grid and Vehicle-to-Home Technologies\", IEEE IECON Industrial Electronics Conference, pp.5934-5939, Vienna Austria, Nov. 2013.

[2]   Vítor Monteiro, Bruno Exposto, J. G. Pinto1, Raul Almeida, João C. Ferreira, Andrés A. Nogueiras Meléndez, João L. Afonso, \"On-Board Electric Vehicle Battery Charger with Enhanced V2H Operation Mode\", IEEE IECON Industrial Electronics Conference, pp.1636-1642, Dallas Texas, Oct. 2014.