Estação de carregamento autônoma para veículos elétricos

Inteligência artificial no posto de carregamento

O Sistema de Carregamento Autônomo Siemens pode carregar todos os veículos elétricos que possuem um conector de carregamento CCS padronizado. O protótipo de produção próxima à produção foi apresentado na IAA Mobility, em Munique.

O carro elétrico aproxima-se lentamente da estação de carregamento, e a aba da porta abre-se. A partir deste ponto, um carregador totalmente automático para carros elétricos assume o comando: o Sistema de Carregamento Autônomo Siemens. Um robô que se move em todos os eixos espaciais conecta-se ao conector de carga CCS do veículo em menos de um minuto e carrega as baterias com até 300 kilowatts de potência. Após um certo tempo - que depende da capacidade e do estado de carga das baterias e da potência máxima de carga permitida do veículo - o robô quebra a ligação e o carro pode continuar o seu caminho totalmente carregado.

Não apenas para veículos autónomos

"O carregamento automático é especialmente importante para veículos autônomos, ou seja, carros que funcionam sem condutores humanos", explica Stefan Perras, da unidade de investigação da Siemens Technology. "De que outra forma poderiam recarregar as baterias? Embora ainda faltem alguns anos para vermos veículos sem condutor no tráfego rodoviário normal, eles já são padrão em instalações demarcadas como áreas de carregamento de contentores portuários.

 

Estamos vendo também aplicações para carros elétricos normais. Por exemplo, os condutores com limitações físicas acharão extremamente útil se puderem carregar os seus carros sem ter de sair do veículo. Nos próximos anos, os veículos de transporte de carga pesada também serão cada vez mais eletrificados, porque os limites impostos pela UE às emissões admissíveis de CO2 em toda a frota entrarão em vigor em 2025.

 

As empresas de logística afirmam que as pausas obrigatórias de 45 minutos que os condutores têm de fazer a cada quatro horas e meia são suficientes para carregar os veículos. No entanto, os veículos pesados precisam ser carregados com uma capacidade de carga de um a três megawatts, e isso requer cabos de carga tão grossos e pesados que as pessoas ainda precisarão contar com assistência para usá-los"

A velocidade requer cabos

O mercado vai precisar desta enorme capacidade de carga. Por exemplo, a carga indutiva, em que o carro tem de parar numa área específica para ser carregado - o que também seria prático para a condução autónoma - é muitas vezes inadequada por esta mesma razão. A carga indutiva é muito menos eficiente e atinge apenas uma fração da potência de carga que é possível com a carga condutiva de alta velocidade através de cabos. A equipe de desenvolvimento da Siemens já está, portanto, trabalhando na próxima geração de robôs de carregamento, que fornecerão potência de carregamento de um MW.

Determinar a posição e orientação com inteligência artificial

Ligar um cabo de carregamento à porta de carregamento do carro - ou seja, inserir uma ficha direita e posicionada com precisão na tomada - é normalmente uma tarefa fácil para os humanos, mas é um verdadeiro desafio para as máquinas. O controlador tem de ser capaz de reconhecer o porto do veículo mesmo no escuro e na chuva, neve ou nevoeiro. E precisa de ser capaz de determinar a localização exata do porto. "Dependendo do tipo de veículo (de carros esportivos a caminhões), os portos de carregamento são instalados em diferentes lugares do veículo e em diferentes alturas", explica Perras. "Às vezes eles também estão ligeiramente inclinados para cima. E os veículos nem sempre estacionam à mesma distância da estação de carregamento, ou param num ângulo ligeiro.

 

A forma como o conector de carregamento tem de se mover para se ligar à porta depende de todos estes fatores. Para que funcione, usamos sensores ópticos e inteligência artificial que treinamos para reconhecer diferentes portas de carga em imagens e para determinar sua posição e orientação precisas. Nós usamos esses dados para calcular como o robô precisa se mover para conectar o carro ao carregador, e os eixos são controlados por nossa tecnologia de automação Siemens"

"O Sistema de Carregamento Autônomo Siemens é especialmente útil para veículos autônomos", diz Roland Busch durante uma visita às instalações de demonstração em Munique. "Veículos autônomos não têm um condutor lá dentro. Considere uma frota: Quem vai cobrar todos os veículos? O mesmo se aplica a uma frota de ônibus, táxis ou caminhões. Por trás desse desenvolvimento está todo um trabalho de equipe envolvendo especialistas de diferentes especialidades: a tecnologia de automação da Siemens apoiada por robótica, sensores e conhecimentos de IA, juntamente com a tecnologia de carregamento. Todos eles se juntam para criar a nossa estação de carregamento autônoma; ainda não existe nada do gênero no mercado. Este é o futuro da infraestrutura de carregamento."

 

A equipe de desenvolvimento já testou o sistema em condições reais e entrou numa joint-venture com a EINRIDE, o fabricante sueco de caminhões e líder tecnológico em veículos de carga pesada autônomos. EINRIDE é o primeiro fabricante do mundo a obter uma licença para operar este tipo de veículo na via pública.

 

O protótipo do Sistema de Carregamento Autônomo Siemens, próximo à produção, foi oficialmente apresentado ao público na IAA Mobility, em Munique, em setembro de 2021.

Aenne Barnard Setembro 2021

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