Carregamento de veículos elétricos explicado: tecnologia, desempenho e fatores do mundo real

O carregamento de uma bateria de veículo elétrico envolve transportar eletricidade para a bateria, onde é armazenada como energia química. Isto ocorre através do movimento de elétrons e iões entre os dois eletrodos da bateria: o cátodo e o ânodo, separados por um eletrólito.

Durante o carregamento, os elétrons fluem da fonte de alimentação (por exemplo, uma estação de carregamento) para o cátodo. Simultaneamente, iões positivos movem-se do cátodo para o ânodo através do eletrólito. Uma vez totalmente carregada, a bateria armazena energia devido a uma elevada diferença de potencial entre os seus terminais, pronta para alimentar o veículo.

O processo é reversível. Durante a descarga, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo através de um circuito externo, gerando corrente para acionar o motor elétrico.

Desempenho de carregamento

O desempenho de carregamento varia significativamente entre modelos de veículos elétricos e é influenciado por vários fatores-chave:

Configuração do pack

A tensão do pack de bateria afeta a velocidade máxima de carregamento. Por exemplo, um carregador CCS DC de 50 kW fornecendo 125 A requer pelo menos 400 V para atingir a potência máxima. Um pack de 300 V ficaria limitado a 37,5 kW (300 V x 125 A).

De forma semelhante, a maioria dos carregadores HPC CCS está limitada a 500 A. Isto significa que um pack de 400 V pode suportar até 200 kW, enquanto um pack de 300 V fica limitado a 150 kW.

Modelos como o Volvo EX90, Polestar 3 e Nio EL8 afirmam suportar carregamento a 250 kW em arquiteturas de 400 V, mas isto depende de carregadores não limitados a 500 A.

Veículos elétricos de 800 V em carregadores de 400 V

Os veículos elétricos de 800 V podem ser limitados por carregadores mais antigos de 400–500 V. Os Superchargers da Tesla, por exemplo, estão limitados a 500 V, reduzindo as velocidades de carregamento para veículos de 800 V.

Alguns veículos elétricos, como o Mercedes CLA, não têm capacidade para carregar em carregadores de 400 V.

Técnica do inversor

Alguns veículos elétricos utilizam inversores de bordo para converter a tensão e adaptar-se a diferentes tipos de carregador. Isto é especialmente útil quando veículos de 800 V se ligam a carregadores DC mais antigos de 400 V. O inversor eleva a tensão internamente, permitindo que o veículo carregue mesmo que o carregador não suporte nativamente uma saída de 800 V.

No entanto, esta conversão de tensão tem limites de eficiência, resultando em velocidades máximas de carregamento reduzidas. O desempenho exato depende da arquitetura do inversor do veículo e das capacidades de refrigeração.

Exemplos de velocidades máximas usando conversão de tensão pelo inversor:

O Lucid Gravity incorpora um sistema sofisticado de inversor de boost que permite o carregamento em alta tensão (926 V) a partir de fontes de menor tensão como os Superchargers V3 da Tesla (≈500 V). Isto é conseguido ao integrar um conversor boost na unidade de acionamento do motor traseiro — utilizando o estator do motor e transístores SiC para elevar a tensão — sem aumentar significativamente o peso (apenas ~5 kg a mais) ou comprometer a refrigeração

Carregamento em banco de baterias

Este método divide a bateria em duas secções de 400 V. Modelos como o Audi Q6 e-tron e o Porsche Macan suportam até 135 kW em 400 V e até 270 kW em 800 V. O Tesla Cybertruck pode atingir 230 kW em Superchargers de 500 V.

Temperatura

A temperatura da bateria afeta criticamente a velocidade de carregamento. Em clima frio, o carregamento pode abrandar mais de 50% devido às limitações do Sistema de Gestão de Bateria (BMS). Muitos veículos elétricos pré-aquecem a bateria ao navegar para um carregador.

Em clima quente, o BMS também pode limitar o carregamento para evitar sobreaquecimento. As temperaturas ótimas de carregamento variam entre 25 e 35 °C (77–95 °F). Acima de 50–60 °C, o carregamento pode ser reduzido para proteger a saúde da bateria.

Os veículos elétricos com carregamento rápido devem ter sistemas eficazes de gestão térmica para manter a temperatura ideal da bateria durante as sessões.

As curvas de carregamento da EVKX refletem condições ideais:

• A temperatura da bateria é suficientemente elevada para a velocidade máxima.
• A bateria permanece dentro de limites seguros durante uma sessão de 0–100%.

Software do BMS

O software do BMS também molda as curvas de carregamento. Os fabricantes equilibram a velocidade de carregamento com a longevidade da bateria. Uma vez que o carregamento em alta velocidade acelera a degradação, alguns veículos elétricos limitam a velocidade de carregamento ou o número de sessões de alta potência.

Por exemplo:

• O Toyota BZ4X permite apenas duas sessões de alta velocidade por 24 horas.
• O Porsche Taycan permite aos utilizadores limitar a velocidade de carregamento (por exemplo, de 270 kW para 200 kW) para reduzir o desgaste.

Exemplos de velocidade de carregamento

A EVKX fornece dados e gráficos de desempenho de carregamento no mundo real para cada modelo de veículo elétrico:

• Zeekr 7x Long Range AWD: Pico superior a 430 kW.

  Este modelo requer mais de 650 A para alcançar a velocidade máxima. Em carregadores de 400 V, fica limitado a 80 kW. O diagrama da curva de carregamento mostra os três cenários.

  

• Kia EV6 GT: Alta velocidade de pico com curva plana, ideal para viagens de longa distância.

  

• Nissan Ariya: Velocidade de pico moderada mas curva consistente.

  

Considerações Finais

Em viagens longas, o formato da curva de carregamento é importante. Curvas planas permitem paragens mais prolongadas e consistentes, enquanto curvas com picos acentuados são vantajosas para recargas rápidas. A EVKX ajuda-o a comparar e a entender o desempenho real de cada modelo.