REESS — Sistema de Armazenamento de Energia Recarregável para Testes EMC de VEs
Explicação detalhada do conceito de Sistema de Armazenamento de Energia Recarregável (REESS), seu papel crítico nos testes de EMC de veículos elétricos sob a ECE R10, e requisitos de configuração de teste.
O Que É REESS?
REESS significa Rechargeable Energy Storage System (Sistema de Armazenamento de Energia Recarregável). No contexto das regulamentações de EMC automotiva, REESS refere-se ao dispositivo de armazenamento de energia recarregável que fornece energia elétrica para a propulsão do veículo. Isso inclui pacotes de baterias de alta tensão utilizados em veículos elétricos a bateria (BEVs), veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs) e veículos elétricos híbridos (HEVs), bem como outras tecnologias de armazenamento recarregável, como supercapacitores ou sistemas de volante de inércia utilizados em trens de força eletrificados.
O termo REESS é amplamente utilizado na Regulamentação UNECE Nº 10 (ECE R10) para definir requisitos específicos de teste de EMC para veículos que derivam potência propulsiva de uma fonte de armazenamento de energia recarregável. À medida que os veículos elétricos se tornaram um segmento importante do mercado automotivo global, as disposições relacionadas ao REESS na ECE R10 cresceram em escopo e importância, particularmente com a Revisão 7.
Por Que o REESS É Importante para Testes EMC
Os veículos elétricos apresentam desafios únicos de compatibilidade eletromagnética em comparação com veículos convencionais com motor de combustão interna (MCI). A eletrônica de potência de alta tensão que gerencia o fluxo de energia entre o REESS e o motor elétrico gera emissões eletromagnéticas significativas em um amplo espectro de frequências. Os principais subsistemas relevantes para EMC associados ao REESS incluem:
- Pacote de baterias de alta tensão: O próprio REESS, incluindo módulos de células, barramentos e fiação interna, pode atuar como antena ou caminho de acoplamento para emissões conduzidas e radiadas.
- Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS): A unidade de controle eletrônico que monitora tensões das células, temperaturas e estado de carga. O BMS se comunica através de barramentos digitais e pode ser tanto uma fonte quanto uma vítima de interferência eletromagnética.
- Conversor DC-DC: Converte a saída de alta tensão do REESS (tipicamente 400V ou 800V) para o barramento auxiliar de 12V. Conversores de potência comutados são fontes bem conhecidas de emissões eletromagnéticas de banda larga.
- Carregador de bordo (OBC): Converte a energia da rede CA em CC para carregar o REESS. O OBC opera em altos níveis de potência com ruído de comutação significativo.
- Inversor/acionamento do motor: Controla o motor de tração elétrica usando modulação por largura de pulso (PWM) em alta tensão e altos níveis de corrente. As bordas de comutação rápida produzem emissões de quilohertz até centenas de megahertz.
- Sistema de transferência de energia sem fio (WPT): Sistemas de carregamento indutivo que acoplam energia magneticamente de uma base no solo para o veículo. Os sistemas WPT operam em frequências específicas (tipicamente 85 kHz) e requerem gerenciamento cuidadoso de EMC.
REESS na ECE R10: Anexos Aplicáveis
A ECE R10 aborda veículos equipados com REESS através de vários anexos que definem procedimentos de teste e requisitos específicos:
Anexo 7 — Emissões Eletromagnéticas de Banda Larga do Veículo
Para veículos com REESS, os testes de emissão de banda larga devem ser conduzidos com o trem de força elétrico operando sob condições definidas. O veículo deve ser testado em modo de tração elétrica (se aplicável) com o REESS em um estado de carga (SoC) especificado. A regulamentação define a faixa de SoC que deve ser mantida durante os testes para garantir níveis de emissão representativos.
Anexo 8 — Emissões Eletromagnéticas de Banda Estreita do Veículo
Os testes de emissão de banda estreita seguem requisitos semelhantes de modo de operação do REESS. O DUT (veículo) deve ser operado em modos que ativem todos os sistemas eletrônicos de potência de alta tensão relevantes, incluindo o inversor, conversor DC-DC e quaisquer sistemas de gerenciamento térmico ativos do REESS.
Anexo 9 — Imunidade do Veículo à Radiação Eletromagnética
Os testes de imunidade de veículos equipados com REESS verificam se os sistemas eletrônicos do veículo, incluindo o BMS e o controlador do motor, continuam a operar com segurança quando expostos a campos eletromagnéticos externos. O teste deve demonstrar que o veículo não apresenta mau funcionamento crítico de segurança, como aceleração involuntária, perda de frenagem ou descarga descontrolada do REESS.
Anexos em Nível de ESA
Componentes individuais associados ao REESS (como BMS, OBC, conversor DC-DC e inversor) também podem ser testados como Subconjuntos Eletrônicos (ESAs) sob os anexos relevantes da ECE R10. Os testes em nível de componente requerem configurações de teste apropriadas que repliquem o ambiente de alta tensão e as condições de operação do veículo.
Configurações de Teste para Veículos com REESS
Requisitos de Estado de Carga
O estado de carga do REESS durante os testes de EMC deve ser controlado e documentado. A ECE R10 especifica que o REESS deve estar em um estado de carga que permita ao veículo operar em seu modo de condução normal pela duração do teste. Os requisitos típicos incluem:
| Parâmetro | Requisito |
|---|---|
| SoC mínimo no início do teste | Suficiente para condução elétrica sustentada |
| Faixa de SoC durante o teste | Mantida dentro da faixa de operação normal especificada pelo fabricante |
| Teste em estado de carregamento | Testes separados com OBC ativo (carregamento CA) |
| Teste em estado de descarga | Veículo operando em modo de tração elétrica |
Modos de Operação a Serem Testados
Veículos equipados com REESS devem ser testados em múltiplos modos de operação para capturar todos os cenários relevantes de emissão e imunidade:
- Modo de tração elétrica: O veículo é acionado pelo motor elétrico com energia fornecida pelo REESS. O inversor, conversor DC-DC e BMS estão todos ativos.
- Modo de carregamento (CA): O carregador de bordo está ativamente carregando o REESS a partir de uma fonte CA. Este modo gera emissões associadas a circuitos de correção de fator de potência e conversão CA-CC.
- Modo de carregamento (CC): Se o veículo suporta carregamento rápido CC, as emissões durante o carregamento CC também podem ser avaliadas, embora o carregador externo tipicamente tenha seus próprios requisitos de EMC.
- Modo de frenagem regenerativa: O motor elétrico opera como gerador, alimentando energia de volta ao REESS. Este modo pode produzir características de emissão diferentes em comparação com o modo de tração.
- Modo standby/chave ligada: O veículo está ligado mas não em movimento. O BMS, gerenciamento térmico e sistemas auxiliares estão ativos.
Segurança de Alta Tensão Durante os Testes
Os testes de EMC de veículos equipados com REESS requerem adesão rigorosa a procedimentos de segurança de alta tensão. O pessoal de teste deve ser treinado em segurança de alta tensão, e a instalação de teste deve ser equipada com equipamentos de segurança apropriados, incluindo ferramentas isoladas, equipamentos de proteção individual (EPI) e procedimentos de desconexão de emergência. O REESS deve ser adequadamente isolado e monitorado durante todo o teste.
Desafios nos Testes EMC de REESS
Emissões Eletromagnéticas da Eletrônica de Potência
A eletrônica de potência de alta tensão em veículos equipados com REESS gera emissões de banda larga que podem se estender de dezenas de quilohertz a várias centenas de megahertz. As transições rápidas de comutação no inversor e no conversor DC-DC produzem harmônicas que podem se acoplar ao chicote elétrico do veículo e irradiar a partir de trechos de cabos e aberturas nos painéis da carroceria. O projeto eficaz de EMC requer atenção cuidadosa à filtragem, blindagem e aterramento dos componentes de alta tensão.
Pacote de Baterias como Elemento de EMC
O próprio pacote de baterias do REESS é uma grande estrutura condutora que pode influenciar o comportamento eletromagnético do veículo. A carcaça do pacote pode atuar como uma blindagem ou como uma cavidade ressonante, dependendo de sua construção e aterramento. A fiação interna e as interconexões de células podem criar caminhos de acoplamento para ruído de alta frequência. A conexão adequada do invólucro do REESS ao chassi do veículo é crítica para o desempenho de EMC.
Reprodutibilidade dos Resultados de Teste
Manter condições de operação consistentes do REESS durante os testes de EMC é essencial para resultados reproduzíveis. Variações no estado de carga, temperatura da bateria e condições de carga podem afetar os níveis de emissão. Os procedimentos de teste devem definir esses parâmetros com precisão e monitorá-los durante toda a medição.
Como a TESTUPS Pode Ajudar
A TESTUPS investiu em infraestrutura de teste especializada para testes de EMC de veículos equipados com REESS, incluindo câmaras de teste com capacidade para alta tensão, fontes de alimentação CA e CC programáveis para testes em modo de carregamento e sistemas de dinamômetro para testes de emissão e imunidade em modo de condução. Nossos engenheiros são treinados em procedimentos de segurança de alta tensão e experientes nos requisitos específicos dos Anexos 7, 8 e 9 da ECE R10 para veículos elétricos. Apoiamos testes em todos os modos de operação do REESS e fornecemos relatórios detalhados adequados para submissão de homologação de tipo.
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