Há duas semanas escrevi um artigo sobre carregamentos de EV’s, e prometi fazer um outro mais técnico para consolidar a minha teoria. Pois aqui vai ele!

Carregar ou não a 100%?

Quando uma célula inicia o processo de carga, vai fazê-lo a uma corrente constante, que depende essencialmente da sua capacidade nominal (Ah). Esta fase de carregamento ocorre até a célula atingir a sua tensão máxima, vamos dizer 4.2V (um valor comum para a maioria das células de lítio). Este limiar é atingido em torno dos 80% de capacidade de carga da célula. Durante os últimos 20%, a BMS limita a tensão, o que faz com que a célula reduza gradualmente a corrente consumida, até um valor muito próximo de zero. Aí termina a carga, correspondendo ao valor de SOC 100%.

É importante referir que estes últimos 20% de capacidade de carga são muito demorados, levando por vezes quase o mesmo tempo que os anteriores 80%. E é aqui que acontece o balanceamento. 

O processo que descrevi acima aplica-se para cada uma das células (ou se quiserem, módulos, dependendo da construção da bateria). Quando todas as células (ou módulos) estão limitadas pela BMS ao seu valor máximo, durante um longo período, vão ficar equalizadas (por exemplo, ficam todas com 4.2V). Isto é o chamado balanceamento do pack de bateria. E daí a importância de “deixar” carregar até ao final.

Agora vem a outra questão, que é deixar ou não a bateria de alta tensão chegar perto dos 0%.

Nas especificações técnicas das baterias de alta tensão, é comum verem-se dois parâmetros: a capacidade nominal, e a capacidade útil da bateria. A capacidade nominal é o valor total de armazenamento de energia na bateria. Fazendo uma analogia, digamos que o tanque de combustível armazena 60 litros, quando está completamente cheio. No entanto, a BMS gere as cargas e descargas da bateria dentro do valor de capacidade útil. Na prática, deixa entrar apenas uma parte dos “60 litros de combustível no tanque”. Ou seja, quando o utilizador vê um SOC de 100%, o valor real não é exatamente esse, mas sim algo em torno dos 85-90%. Da mesma forma, quando o display mostra um SOC de 0%, ao consultar os parâmetros reais na BMS, verifica-se muitas vezes um SOC entre os 10 a 15%.

Conclui-se que, mesmo quando a bateria chega muito perto do “zero”, ainda existe energia remanescente. Assim, não provoca qualquer dano nas células (provoca sim uma grave crise de ansiedade no condutor 😂) 

E quanto aos carregamentos com potências elevadas?

Potência elétrica é o produto entre tensão e corrente. O que quer dizer que, quando se carrega em altas potências, das duas três: ou a tensão é elevada, ou a corrente é elevada, ou são as duas altas 😄

Com tensões elevadas, o sistema de carga lida facilmente. Os componentes são dimensionados para não “fritarem” com os 500V durante o carregamento. Já na corrente, a conversa muda de figura… Correntes elevadas traduzem-se em maiores perdas por efeito de Joule (calor, por outras palavras). Esse aquecimento vai acontecer por todo o sistema de carga em geral, e particularmente no elo mais fraco da cadeia: a célula. 

E como é que as células são compostas?

Basicamente por duas placas, um ânodo e um cátodo, separadas por um material isolante. Acontece que esse material isolante tem um ponto de fusão “relativamente” baixo, na ordem dos 150º. Caso a célula ultrapasse este valor (o que não é difícil acontecer com uma carga rápida, um dia quente a carregar ao sol, e um sistema de gestão térmica ineficiente), dá-se aquilo que se chama de “embalamento térmico”. O isolante entre placas deteriora-se, causando curto circuito na célula. Nessa altura, podem acontecer três coisas, por ordem de gravidade: 1) a célula aumenta de tamanho; 2) quebra-se o isolamento do sistema de alta tensão, provocando um erro crítico; 3) a bateria pode incendiar.

É claro que existem muitas teorias acerca do assunto. Esta é a minha, com base no conhecimento e experiência que tenho do dia a dia. O que é certo é que não me tenho dado mal com esta forma de carregar…