Gerenciamento Térmico da Bateria

A temperatura de operação ideal para uma bateria é de aproximadamente 20 a 30 graus Celsius. Para armazenamento, a temperatura ótima é ainda mais baixa.

Um pack da bateria possui um sistema de gerenciamento térmico para manter a bateria na melhor condição de operação. Esse sistema inclui tanto mecanismos de refrigeração quanto de aquecimento.

Aquecimento da Bateria

Quando a bateria está muito fria, ela não consegue aceitar ou fornecer a corrente máxima, o que reduz a autonomia, o desempenho, a frenagem regenerativa máxima e a velocidade de carregamento. Essa limitação ocorre porque as reações químicas dentro da bateria desaceleram quando a temperatura cai, aumentando a resistência interna.

Carregar uma bateria fria em alta potência também pode danificar as células da bateria e encurtar sua vida útil.

Para superar esse problema, alguns veículos elétricos contam com um recurso chamado pré-condicionamento da bateria. Esse recurso permite que o veículo elétrico aqueça a bateria até uma temperatura adequada antes de carregar ou dirigir. Dessa forma, o veículo elétrico pode preservar a saúde da bateria, aumentar a autonomia e reduzir 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/trem de força para elevar a temperatura do pack da bateria.

Pré-condicionamento automático ao navegar até um carregador DC rápido

A maneira mais comum de ativar o pré-condicionamento da bateria é navegar até um carregador DC rápido usando o sistema de navegação de bordo. O sistema calcula, com base na distância até o carregador e na temperatura atual, quanto aquecimento é necessário para atingir a temperatura ideal para o carregamento. Assim, a bateria estará pronta para receber a corrente máxima e carregar mais rapidamente.

Pré-condicionamento ativado manualmente

Alguns modelos permitem a ativação manual do pré-condicionamento da bateria. Esse recurso possibilita que o motorista ative o aquecimento sem precisar navegar até um carregador.

Pré-condicionamento antes de viajar

Se você tem carregamento em casa, uma boa opção é pré-condicionar a bateria e a cabine antes de dirigir, enquanto conectado ao carregador residencial. Dessa forma, você pode começar com a cabine e a bateria aquecidas e com a bateria totalmente carregada. Normalmente, o motorista pode iniciar o pré-condicionamento pelo sistema de infotainment ou pelo aplicativo do carro.

Alguns modelos não oferecem suporte ao pré-condicionamento da bateria e pré-condicionam apenas a cabine. Para esses modelos, pode ser vantajoso garantir que o carregamento seja concluído pouco antes de iniciar a viagem.

Qual 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 possui um pack de 75 kWh e um sistema de aquecimento de 6 kW, que pode elevar a temperatura da bateria em cerca de 18 °C (32 °F) em uma hora. O Nissan Leaf tem um pack de 40 kWh e um sistema de aquecimento de 3 kW, que pode elevar a temperatura da bateria em cerca de 9 °C (16 °F) em uma hora.

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

Como o pré-condicionamento da bateria afeta a autonomia?

O pré-condicionamento da bateria consome parte da energia da bateria, o que reduz a autonomia disponível. No entanto, essa perda de energia é parcialmente compensada pela maior eficiência e desempenho da bateria em uma temperatura mais alta. Além disso, pré-condicionar a bateria enquanto o veículo elétrico está conectado pode minimizar a perda de energia, pois o veículo pode usar energia da rede em vez da bateria.

Nível mínimo de SoC para pré-condicionamento

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

Você pode ver neste teste do Bjørn Nyland como o Kia EV9 desativa o pré-condicionamento com 12% de SoC.

Refrigeração da Bateria

A temperatura da bateria pode subir a níveis elevados durante o carregamento em alta velocidade ou em condução esportiva. Quando a bateria está muito quente, ela pode se degradar mais rapidamente, perder capacidade e reduzir a autonomia. Esse efeito ocorre porque as reações químicas dentro da bateria aceleram quando a temperatura aumenta, e a resistência interna diminui. Carregar uma bateria quente em alta potência também pode danificar as células e encurtar sua vida útil.

Normalmente, os fabricantes reduzem tanto a potência de carregamento quanto a potência de saída se a temperatura da bateria estiver muito alta.

Para superar esse problema, alguns veículos elétricos possuem refrigeração ativa da bateria. Esse recurso permite que o veículo elétrico abaixe a temperatura da bateria a um nível adequado durante o carregamento ou a condução para aumentar o desempenho de carregamento ou de condução.

Como funciona a refrigeração da bateria?

A refrigeração da bateria utiliza um sistema à base de líquido que faz circular um fluido refrigerante pelo pack da bateria. O fluido absorve o calor das células da bateria e o transfere para um radiador. O radiador, então, dissipa o calor para o ar ambiente ou para outro circuito de refrigeração usando um refrigerante ou uma bomba de calor. O fluido pode ser uma mistura de água e etilenoglicol, um fluido dielétrico ou um fluido contendo partículas termicamente condutivas.

Neste teste de 1000 km do Bjørn Nyland, o BMW i50 apresenta um problema de superaquecimento após o carregamento e redução da potência disponível.