Gestão Térmica da Bateria

A temperatura de funcionamento ideal para uma bateria situa-se entre os 20 e os 30 graus Celsius. Para armazenamento, a temperatura ideal é ainda mais baixa.

Um pack de bateria possui um sistema de gestão térmica para manter a bateria na melhor condição de funcionamento. Este sistema inclui mecanismos tanto de refrigeração como de aquecimento.

Aquecimento da Bateria

Quando a bateria está demasiado fria, não consegue aceitar ou fornecer a corrente máxima, o que reduz a autonomia, o desempenho, a travagem regenerativa máxima e a velocidade de carregamento. Esta limitação ocorre porque as reações químicas dentro da bateria abrandam quando a temperatura desce, aumentando a resistência interna.

Carregar uma bateria fria a uma taxa elevada também pode danificar as células da bateria e encurtar a sua vida útil.

Para ultrapassar este problema, alguns veículos elétricos têm uma funcionalidade chamada pré-condicionamento da bateria. Esta funcionalidade permite ao veículo elétrico aquecer a bateria até uma temperatura adequada antes do carregamento ou da condução. Desta forma, o veículo elétrico pode preservar a saúde da bateria, aumentar a autonomia e diminuir o tempo de carregamento.

Como Funciona o Pré-condicionamento da Bateria?

O pré-condicionamento da bateria utiliza o sistema de aquecimento de bordo ou o calor residual do motor/ cadeia cinemática para elevar a temperatura do pack de bateria.

Pré-condicionamento Automático ao Navegar para um Carregador DC Rápido

A forma mais comum de ativar o pré-condicionamento da bateria é navegar até um carregador DC rápido utilizando o sistema de navegação de bordo. O sistema calcula, com base na distância até ao carregador e na temperatura atual, a quantidade de aquecimento necessária para atingir a temperatura ideal para o carregamento. Desta forma, a bateria estará pronta para aceitar a corrente máxima e carregar mais rapidamente.

Pré-condicionamento Ativado Manualmente

Alguns modelos permitem a ativação manual do pré-condicionamento da bateria. Esta funcionalidade possibilita ao condutor ativar o aquecimento sem precisar de navegar até ao carregador.

Pré-condicionamento Antes de Viajar

Se dispuser de carregamento doméstico, uma boa opção é pré-condicionar a bateria e o habitáculo antes de conduzir enquanto está ligado ao carregador doméstico. Desta forma, pode começar com o habitáculo e a bateria quente e com a bateria totalmente carregada. Normalmente, o condutor pode iniciar o pré-condicionamento a partir do sistema de infotainment ou da aplicação do automóvel.

Alguns modelos não suportam o pré-condicionamento da bateria e pré-condicionam apenas o habitáculo. Para estes modelos, pode ser benéfico garantir que o carregamento está terminado pouco antes de iniciar a viagem.

Qual é a Potência dos Circuitos de Aquecimento?

A potência dos circuitos de aquecimento depende do modelo de veículo elétrico e do tamanho da bateria. Por exemplo, o Tesla Model 3 tem um pack de bateria de 75 kWh e um sistema de aquecimento de 6 kW, que pode aumentar a temperatura da bateria em cerca de 18 °C (32 °F) numa hora. O Nissan Leaf tem um pack de bateria de 40 kWh e um sistema de aquecimento de 3 kW, que pode aumentar a temperatura da bateria em cerca de 9 °C (16 °F) numa hora.

Para alguns modelos com aquecimento de baixa potência, atingir a temperatura ideal da bateria em climas frios pode ser difícil. Veja a tabela abaixo para alguns exemplos de potência de aquecimento da bateria:

De que Forma o Pré-condicionamento da Bateria Afeta a Autonomia?

O pré-condicionamento da bateria consome alguma energia da bateria, o que reduz a autonomia disponível. No entanto, esta perda de energia é parcialmente compensada pela eficiência e desempenho melhorados da bateria a uma temperatura mais elevada. Além disso, pré-condicionar a bateria enquanto o veículo elétrico está ligado à rede pode minimizar a perda de energia, pois o veículo elétrico pode retirar energia da rede em vez da bateria.

Nível Mínimo de SoC para o Pré-condicionamento

A maioria dos veículos elétricos tem um limite sobre quão baixo o Estado de Carga (SoC) pode estar para o pré-condicionamento ser ativado.

Pode ver neste teste de Bjørn Nyland como o Kia EV9 desativa o pré-condicionamento a 12 % de SoC.

Refrigeração da Bateria

A temperatura da bateria pode subir a níveis elevados durante carregamento de alta velocidade ou condução desportiva. Quando a bateria está demasiado quente, pode degradar-se mais rapidamente, perder capacidade e reduzir a autonomia. Este efeito ocorre porque as reações químicas dentro da bateria aceleram quando a temperatura sobe e a resistência interna diminui. Carregar uma bateria quente a uma taxa elevada também pode danificar as células e encurtar a sua vida útil.

Normalmente, os fabricantes irão reduzir tanto o carregamento como a potência de saída se a temperatura da bateria estiver demasiado alta.

Para ultrapassar este problema, alguns veículos elétricos têm refrigeração ativa da bateria. Esta funcionalidade permite ao veículo elétrico baixar a temperatura da bateria para um nível adequado durante o carregamento ou a condução, de modo a aumentar o desempenho de carregamento ou de condução.

Como Funciona a Refrigeração da Bateria?

A refrigeração da bateria utiliza um sistema de refrigeração líquida que circula um fluido refrigerante através do pack de bateria. O fluido refrigerante absorve o calor das células da bateria e transfere-o para um radiador. O radiador, por sua vez, dissipa o calor para o ar ambiente ou para outro circuito de refrigeração usando um refrigerante ou uma bomba de calor. O fluido refrigerante pode ser uma mistura de água e etileno-glicol, um fluido dielétrico ou um fluido contendo partículas termicamente condutoras.

No teste de 1000 km de Bjørn Nyland, o BMW i50 apresenta um problema de sobreaquecimento após o carregamento e redução da potência disponível.