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Uma visão holística da segurança elétrica

A introdução de autocarros elétricos significa uma mudança tecnológica. Os autocarros elétricos e os autocarros convencionais têm, na sua maioria, as mesmas caraterísticas de segurança. No entanto, uma das diferenças importantes é a linha motriz e o armazenamento de energia. Esta é uma parte integrante da arquitetura de segurança da Volvo, que inclui todos os aspetos dos sistemas e componentes elétricos do veículo. 

Funções de segurança

Cada célula da bateria já inclui uma funcionalidade preventiva, ou seja, funções autónomas que impedem o agravamento em caso de danos. No próprio veículo, todas as funções são monitorizadas para que o motorista e o controlo de tráfego possam ser alertados se for detetado um risco. 

Comunicação com o motorista

O sistema de segurança de um autocarro elétrico Volvo alerta ou avisa instantaneamente o motorista, mas apenas quando é necessária a sua intervenção direta. Evitar informações redundantes ajuda o motorista a manter-se concentrado na tarefa principal, que é levar os passageiros até ao seu destino, em segurança e de forma pontual.

Regulamentos e normas

A segurança dos veículos está sujeita a uma vasta série de regulamentos. Para os grupos motopropulsores elétricos, a norma R100 é fundamental. A norma descreve uma multiplicidade de parâmetros a ter em consideração e a testar. Todos os veículos elétricos da Volvo Buses estão em conformidade com a R100. 

Fatores de risco

Não há indicações de que os autocarros elétricos apresentem mais riscos do que os autocarros convencionais. No entanto, todos os veículos comportam riscos, que no caso dos veículos elétricos são diferentes dos autocarros a diesel e a gás. Os riscos dividem-se principalmente em três categorias: operacionais, colisões e incêndio.

Riscos operacionais

As baterias de iões de lítio são sensíveis a uma utilização operacional incorreta, como a sobrecarga e a descarga excessiva. A sobrecarga pode ocorrer se for utilizado equipamento de carregamento defeituoso, se os procedimentos de segurança forem negligenciados ou se as funções de segurança a bordo forem ignoradas.

Colisões

Em caso de colisão, um impacto maciço pode danificar os cabos de alta tensão e as baterias montadas no chão. Se o veículo capotar, as baterias montadas no tejadilho podem ficar danificadas. E se estes danos forem suficientemente graves, poderão ocorrer fugas e, no pior dos casos, um incêndio causado por curtos-circuitos internos. 

Incêndio

Sem dúvida que uma bateria muito danificada representa um risco de incêndio. Mas os veículos elétricos não são mais propensos a incêndios do que os veículos com motor de combustão interna. Os dados comunicados* indicam que a frequência de incidentes de incêndio nos veículos elétricos normalmente é 8 a 20 vezes inferior à dos veículos com motor de combustão interna.

* Relatório do RISE: Electric Trucks – Fire Safety Aspects Jonna Hynynen, 2023-06-26.

Processo de monitorização do ESS

O estado e o desempenho da bateria são fatores cruciais para o funcionamento seguro dos autocarros elétricos. O sistema de gestão da bateria regula a corrente de carga e descarga, e controla o arrefecimento e o aquecimento das instalações da bateria para permitir que as baterias funcionem em condições ideais.

Um conjunto de sensores e controlo ativo

Num autocarro elétrico Volvo, todos os parâmetros relevantes são monitorizados continuamente para manter um funcionamento seguro. Para manter a célula em condições ideais e dentro da janela de segurança, a unidade central e o sistema de gestão da bateria procedem continuamente às seguintes verificações:

  • monitorizar a temperatura e a tensão 
  • controlar o arrefecimento
  • controlar a tensão/corrente
  • ativar funções de aviso e de controlo se os parâmetros estiverem fora da janela de segurança 
  • desligar a bateria em caso de perigo

Janela de segurança

A janela de segurança visualiza a gama de temperatura e tensão definida da bateria, dentro da qual o funcionamento é seguro. Os desvios em relação a estes valores podem afetar o desempenho e a vida útil.
 

Se a temperatura se mantiver acima do limite de segurança ou o exceder frequentemente, pode ocorrer um curto-circuito interno da célula que, por sua vez, conduz à libertação de gás ou ao aquecimento descontrolado. Além disso, a tensão fora da janela de segurança irá degradar lentamente a célula e acabar por representar uma preocupação de segurança.

Uma cadeia de barreiras de proteção

O armazenamento de energia deve ser sempre protegido contra todos os tipos de abuso. Os danos numa bateria podem conduzir a vários cenários de risco e a uma escalada de acontecimentos, em última instância, um aquecimento descontrolado que poderá causar um incêndio. É por isto que os autocarros elétricos Volvo têm vários níveis de funções de segurança que impedem a escalada dos problemas.

Proteção mecânica

Nas baterias Volvo, as células são montadas em módulos, o que proporciona proteção mecânica, amortecimento de vibrações e isolamento térmico. Os módulos estão agrupados no conjunto de baterias e o robusto invólucro de aço do conjunto de baterias é parte integrante da proteção mecânica. 
 

O invólucro robusto evita o impacto físico e a deformação
Os módulos selados evitam a entrada de água
As barreiras entre os módulos reduzem e distribuem as forças de impacto mecânico

 

Proteção elétrica

As baterias e todos os componentes elétricos são monitorizados continuamente pelo sistema de gestão de baterias e pela unidade central. Se for detetada uma anomalia, as células, os conjuntos e todo o sistema de tração poderão ser desligados. A cablagem de alta tensão é monitorizada pelo circuito HVIL (circuito de bloqueio de tensão perigosa). Se o circuito for interrompido, a bateria será cortada na fonte. 
 

A monitorização mantém todos os parâmetros elétricos sob controlo
O HVIL irá proceder ao corte da tensão caso detete um risco.
Os fusíveis desligam todo o circuito de tensão de tração ou parte dele.
Aberturas de ventilação reduzem a acumulação de pressão interna.

 

Proteção térmica

Durante o funcionamento, todo o sistema de armazenamento de energia tem a temperatura controlada por um sistema separado à base de líquido de arrefecimento/aquecimento. Se a temperatura aumentar, as células e os módulos adjacentes são protegidos por materiais resistentes ao calor.  
 

As barreiras térmicas evitam o aumento da temperatura nas células e módulos adjacentes
O aquecimento e arrefecimento ativos mantêm a temperatura da bateria dentro da janela de segurança
A ventilação reduz a acumulação do calor interno

 

Medidas ativas

O controlo da temperatura das baterias reduz ativamente o risco de avaria e desliga as baterias para eliminar outras condições abusivas. O sistema também deteta ativamente os sinais de aquecimento descontrolado e ativa os alertas ao motorista.
 

Controlo da temperatura
Corte da ligação da bateria
Deteção de aquecimento descontrolado
Avisos para o motorista

 

Segurança no terminal e na oficina

A manutenção e a reparação de um autocarro elétrico têm muito em comum com o trabalho com autocarros convencionais. A diferença reside na linha motriz, nas baterias e na gestão interna da energia. O trabalho com sistemas de alta tensão requer formação especial e certificação.

Procedimentos de segurança bem definidos

Não é possível reparar vários componentes do sistema de tração elétrica, que devem ser substituídos e devolvidos à Volvo. Todos os tipos de trabalho no sistema de tração exigem o cumprimento de um procedimento de desativação e, após a conclusão do trabalho, o procedimento de ativação devolve o veículo ao estado operacional.

Autorização e responsabilidades

Os procedimentos rigorosos garantem que o técnico de assistência não pode ser exposto a tensões perigosas. Apenas as pessoas autorizadas, ou seja, o "técnico responsável pela atividade de trabalho", estão autorizadas a fazer a desativação e a colocação em funcionamento. Esta pessoa deve também ter a responsabilidade delegada para ser autorizada a fazer o trabalho. 

Transferências

Saiba mais sobre o compromisso holístico da Volvo com a segurança elétrica.

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