Carregamento rápido em carros elétricos: por que a potência máxima de carregamento rápido anunciada pelas marcas não conta toda a história

Até há não muito tempo, ao avaliar um carro elétrico olhava-se quase exclusivamente para a sua autonomia: quanto mais quilómetros anunciasse, melhor parecia preparado para viajar. Mas a realidade é que, quando se percorrem longas distâncias, tão importante como a energia que cabe na bateria é a rapidez com que pode recuperar-se durante uma paragem. E aí entra em jogo o carregamento rápido em corrente contínua, capaz de acrescentar centenas de quilómetros de autonomia enquanto tomamos um café ou descansamos uns minutos.

O problema é que a potência máxima de carregamento em corrente contínua anunciada pelo fabricante, a chamada “carga rápida”, não explica por si só como carrega um carro. Um modelo que atinge um pico de potência de carregamento de 250 kW nem sempre precisa de menos tempo para recarregar a bateria do que outro limitado a 200 kW. Tudo depende de quanto tempo mantém essa potência, do tamanho da bateria, da sua temperatura, do estado de carga com que se liga e da energia que o veículo consome para percorrer cada quilómetro.

Por isso, para saber qual carro elétrico viaja melhor, é preciso olhar bastante para além do número grande que aparece na ficha técnica.

O que é exatamente o carregamento rápido?

A bateria de um carro elétrico armazena energia em corrente contínua. Quando carregamos em casa ou num ponto de corrente alternada, a eletricidade tem de passar pelo carregador de bordo do veículo, que a transforma em corrente contínua antes de a enviar para a bateria. Num carregador rápido, essa conversão é feita fora do carro. O posto entrega diretamente corrente contínua à bateria, evitando a limitação de potência do carregador de bordo.

Por isso, um mesmo veículo pode aceitar, por exemplo, 11 kW em corrente alternada e 150, 250 ou até mais de 300 kW em corrente contínua. Convém distinguir duas unidades que costumam ser confundidas:

• Os quilowatts — kW indicam potência, ou seja, a velocidade instantânea a que se está a carregar.
• Os quilowatts-hora — kWh indicam energia, ou seja, a quantidade que a bateria pode armazenar ou que foi incorporada durante a recarga.

Isto é importante, porque uma bateria com 100 kWh úteis não se carrega necessariamente em uma hora num posto de 100 kW. Essa simples divisão só funcionaria se o carro recebesse 100 kW constantes desde o início até ao fim, algo que não acontece na prática devido à curva de carga e às perdas do processo. O tempo real de recarga depende do estado inicial da bateria, da sua capacidade, da potência que o veículo pode aceitar e da que a estação é capaz de fornecer.

Qual é a diferença entre uma plataforma de 400 e outra de 800 volts?

A maioria dos primeiros carros elétricos modernos utilizava sistemas de cerca de 400 volts. Essa arquitetura continua a ser habitual e permite atingir potências de carregamento elevadas, pelo que não deve ser considerada uma tecnologia obsoleta. No entanto, cada vez mais fabricantes recorrem a sistemas de 800 volts para os seus modelos de maior desempenho.

A potência elétrica responde, de forma simplificada, à multiplicação da tensão pela intensidade: Potência = tensão × intensidade. Para entregar 200 kW com um sistema de 400 volts são teoricamente necessários cerca de 500 amperes. Com 800 volts, a mesma potência pode ser alcançada usando aproximadamente metade da intensidade.

As vantagens? Reduzir a corrente diminui as perdas por resistência e a geração de calor em cabos, conetores e componentes eletrónicos. Também permite utilizar condutores mais leves ou aumentar a potência sem disparar a intensidade. Em condições adequadas, uma arquitetura de 800 volts facilita atingir e manter potências muito elevadas. Como exemplo, o smart 5 pode chegar a 400 kW e passar de 10 para 80% em 18 minutos com a sua bateria de 100 kWh.

Mas atenção: isto não significa que qualquer carro de 800 volts carregue sempre melhor do que qualquer um com tecnologia de 400 volts.

Ter 800 volts não garante um bom carregamento rápido

A arquitetura elétrica é apenas uma peça do conjunto. Também influem a química e o desenho das células, a sua capacidade para aceitar corrente, o sistema de refrigeração, a programação do gestor eletrónico da bateria e a potência do carregador. Existem carros de 400 volts com curvas de carga muito competitivas e veículos de 800 volts que não aproveitam totalmente o potencial teórico dessa arquitetura.

Também é preciso verificar o que acontece quando um carro de 800 volts se liga a uma estação cuja tensão de saída é inferior. Alguns veículos incorporam um conversor elevador que adapta a tensão; outros utilizam determinados componentes do sistema de propulsão para desempenhar essa função. A potência disponível nessas condições pode ser inferior à obtida num carregador compatível com 800 volts.

Nos sistemas mais recentes também se estão a desenvolver baterias capazes de modificar internamente a sua configuração para carregar com eficiência tanto em postos de 400 como de 800 volts, como a tecnologia bank charging que estreou o Audi no Q6 e-tron, que divide a bateria de 800 volts em duas baterias parciais de igual tensão para carregar em paralelo sem necessidade de um conversor de tensão adicional. O objetivo é que o condutor possa aproveitar uma rede heterogénea sem sofrer uma penalização importante. Portanto, a tensão permite intuir o potencial do veículo, mas não substitui o dado realmente útil: quanto tempo demora a recuperar energia em condições reais. E é aí que deves prestar atenção.

O que é a curva de carga?

Quando um fabricante anuncia que um carro carrega a 250 kW está a indicar a potência máxima que pode atingir em condições concretas. Não significa que receba 250 kW durante toda a sessão. Esse pico pode manter-se durante vários minutos, aparecer apenas por instantes ou nem chegar a ser atingido se a bateria não estiver no estado adequado.

Imaginemos dois carros: o primeiro atinge 250 kW, mas reduz rapidamente a potência até ficar abaixo de 150 kW; o segundo tem um máximo de 200 kW, mas mantém-se perto desse valor durante uma parte muito maior do processo. Embora o primeiro anuncie uma potência superior, o segundo poderia acabar antes o carregamento de 10 para 80%. Por isso, são muito mais representativos o tempo total gasto nesse intervalo e a potência média de carga do que o pico máximo.

A curva de carga representa a evolução da potência que a bateria aceita à medida que aumenta o seu estado de carga ou SOC, as siglas inglesas de State of Charge. Normalmente, um carro ligado com pouca bateria começa a carregar a uma potência moderada, atinge o máximo quando a temperatura se estabiliza e mantém uma zona mais ou menos ampla de potência elevada. Depois começa a reduzi-la de forma progressiva. A forma exata varia muito entre veículos. Algumas curvas apresentam um patamar estável; outras têm degraus; e em determinados modelos a potência desce quase continuamente desde o pico inicial.

A bateria pode aceitar mais energia quando as suas células estão relativamente descarregadas. À medida que se aproximam da sua tensão máxima, o sistema deve reduzir a corrente para controlar a temperatura, evitar danos e equilibrar o nível de carga entre as diferentes células.

Em muitos veículos, a zona mais rápida de carregamento encontra-se aproximadamente entre os 10 e os 60%. A partir daí começa a diminuir a potência e perto dos 80% a desaceleração costuma ser muito mais evidente. Por isso, muitos fabricantes utilizam os 80% como referência para retomar a viagem ao parar para carregar, porque a partir desse nível o processo perde velocidade de forma considerável. Isto explica por que os fabricantes costumam anunciar o tempo de 10 para 80% e não o necessário para completar um carregamento de 0 para 100%.

Por que é que o carro nem sempre carrega à potência máxima?

O veículo e o carregador negoceiam continuamente a tensão e a corrente que a bateria pode receber. O carro solicita a potência que considera segura em cada momento e o posto entrega a máxima possível dentro dos seus próprios limites. Entre os fatores que intervêm destacam-se os seguintes.

• O estado de carga: Uma bateria com 10% costuma poder aceitar muito mais potência do que outra situada a 80 ou 90%. Quanto mais se aproxima do cheio, mais devagar deve realizar-se o processo. É parecido a encher um recipiente sem transbordar: no início pode abrir-se bastante a torneira, mas quando está quase cheio é preciso reduzir o caudal.
• A temperatura da bateria: As baterias de iões de lítio têm uma janela térmica em que aceitam melhor o carregamento rápido. Se estiverem demasiado frias, aumenta a sua resistência interna e o sistema limita a corrente para evitar fenómenos prejudiciais como a deposição de lítio metálico no ânodo. Se estiverem demasiado quentes, a potência também é reduzida para proteger as células e evitar uma degradação acelerada.
• O pré-condicionamento: Os carros mais bem preparados para viajar podem aquecer ou arrefecer a bateria antes de chegar ao carregador. Em muitos casos basta selecionar uma estação rápida como destino no navegador integrado. O veículo calcula quando deve começar o condicionamento para atingir a temperatura ótima no momento de ligar. Esta função é especialmente importante no inverno. Um carro capaz de atingir 250 kW pode ficar muito longe desse valor se ligar depois de ter passado a noite a baixa temperatura e não dispuser de pré-condicionamento. Nem todos os modelos o ativam do mesmo modo. Alguns fazem-no automaticamente ao introduzir o carregador no navegador; outros permitem acioná-lo manualmente; e em determinados carros não está disponível. Convém verificá-lo antes de comprar.
• A capacidade e a química da bateria: Uma bateria grande pode absorver mais energia no mesmo intervalo de percentagem do que uma pequena. Passar de 10 para 80% numa bateria útil de 100 kWh significa introduzir aproximadamente 70 kWh; numa de 60 kWh, cerca de 42 kWh. Por isso não basta comparar tempos sem ter em conta a capacidade. Dois carros podem demorar 20 minutos, mas o primeiro terá incorporado muitos mais quilómetros potenciais. A química também influi. As baterias NMC e LFP apresentam características diferentes em densidade energética, resposta térmica, longevidade e potência admissível. Mas também não se pode afirmar de forma geral que uma química carregue sempre melhor do que outra: depende do desenho concreto das células e do sistema completo.
• As limitações do carregador: Um posto de 350 kW não garante que o carro receba essa potência. Pode estar limitado pela sua tensão máxima, pela corrente que o cabo admite ou pela potência total disponível na instalação. Algumas estações partilham potência entre dois ou mais conetores. Se chegar outro veículo, a energia disponível para cada um pode diminuir. Os carregadores também dispõem de sistemas de proteção térmica. Em dias muito quentes ou após várias sessões consecutivas a alta potência, o posto pode reduzir temporariamente a corrente para evitar o sobreaquecimento. Naturalmente, a velocidade final fica sempre limitada pelo elemento mais lento: um carro que aceita 250 kW carregará no máximo a 100 kW se ligar a um posto de 100 kW.

O que convém analisar ao comprar um elétrico para viajar

A potência máxima de carregamento continua a ser um dado relevante, mas deve ser analisada juntamente com outros parâmetros.

• O tempo real de 10 a 80%: É a referência mais simples para comparar carros. Ainda melhor se provier de testes independentes realizados em diferentes temperaturas e não apenas do dado homologado pelo fabricante.
• A potência média de carga: Permite saber se o pico se mantém ou se é meramente testemunhal. Obtém-se dividindo a energia acrescentada pelo tempo gasto. Por exemplo, se um carro incorpora 56 kWh em 20 minutos, a sua média durante esse intervalo terá sido de cerca de 168 kW, embora num determinado momento possa ter atingido 250 kW.
• A autonomia recuperada por minuto: Para viajar, este dado pode ser mais útil do que os kW. Um carro muito eficiente que consome 17 kWh/100 km aproveitará melhor cada quilowatt-hora acrescentado do que um SUV que necessite de 25 kWh/100 km. Mesmo que o segundo carregue a maior potência, poderia recuperar quilómetros a uma velocidade semelhante ou até inferior. Por isso, carregamento rápido e eficiência devem ser analisados em conjunto.
• O consumo real em autoestrada: A autonomia WLTP mistura diferentes cenários e não representa necessariamente o que acontecerá a circular a 120 km/h. Para planear viagens interessa conhecer a autonomia real em autoestrada, sobretudo no inverno. Um carro pode anunciar 600 km WLTP e precisar de parar antes do que outro com 520 km se a sua aerodinâmica ou o seu consumo a alta velocidade forem piores.
• A existência de pré-condicionamento: Deve ser automático, simples de ativar e compatível com a base de dados de carregadores do navegador. Também é útil que exista ativação manual, porque permite preparar a bateria quando se utiliza uma aplicação externa para planear a viagem.
• O planeador de rotas: Um bom planeador calcula onde parar, com que percentagem se chegará, quanto tempo é preciso carregar e com que nível se atingirá a próxima paragem ou o destino. Os sistemas mais avançados também têm em conta a potência, a disponibilidade e o operador dos carregadores, além de adaptar a rota se o consumo mudar durante o trajeto.
• O desempenho em cargas consecutivas: Numa viagem longa pode ser necessário realizar várias recargas rápidas no mesmo dia. Um sistema térmico insuficiente pode fazer com que a segunda ou terceira sessão seja mais lenta devido ao aquecimento acumulado da bateria.
• A compatibilidade com a infraestrutura: Convém também verificar a tensão máxima que o carro admite, o seu comportamento em carregadores de 400 volts, o tipo de conetor e se oferece Plug & Charge, uma função que identifica automaticamente o veículo e gere o pagamento sem aplicações nem cartões adicionais.

Convém chegar ao carregador com pouca bateria?

Geralmente, sim, porque um carro costuma carregar mais depressa quando chega com um estado baixo, desde que a bateria esteja à temperatura adequada. Entrar na estação com 8 ou 10% permite aproveitar a zona mais potente da curva. Chegar com 35 ou 40% reduz a margem disponível antes de alcançar o troço em que a potência começa a cair. A paragem pode ser mais curta, mas será incorporada menos energia e provavelmente será preciso parar de novo antes.

Naturalmente, não convém chegar ao limite sem margem. A percentagem de chegada deve adaptar-se à fiabilidade da estação, à existência de carregadores alternativos, à meteorologia e à experiência do condutor. Um planeador corretamente configurado pode trabalhar com uma margem de segurança de 8 ou 10%, mas em zonas com pouca infraestrutura pode ser prudente conservar mais.

É melhor carregar até 100% ou fazer duas paragens mais curtas?

Na maioria das viagens, é mais rápido fazer paragens curtas dentro da zona favorável da curva do que permanecer ligado até atingir 100%.

Suponhamos que um carro carrega muito depressa de 10 para 70%, começa a reduzir a potência a partir desse ponto e torna-se especialmente lento acima dos 80%. Os últimos 20 pontos percentuais poderiam exigir quase tanto tempo como acrescentar os primeiros 50 ou 60. Nesse caso, é mais eficiente:

1. Chegar com pouca bateria.
2. Carregar apenas a energia necessária para alcançar a estação seguinte com margem.
3. Retomar a viagem quando a potência tiver descido claramente.
4. Repetir a operação na paragem seguinte.

Duas sessões de 10 para 60 ou 70% podem permitir cobrir a mesma distância em menos tempo do que um carregamento prolongado até 100%. Além disso, ao desligar mais cedo liberta-se o carregador para outro utilizador e evita-se permanecer numa faixa em que o preço por quilómetro recuperado pode ser menos favorável, caso o operador aplique uma tarifa por tempo ou penalizações por ocupação.

Quando é que pode fazer sentido carregar até 100%

Não existe uma regra universal. Completar o carregamento pode ser razoável em determinadas circunstâncias:

• Antes de iniciar a viagem, carregando lentamente em casa.
• Quando o troço seguinte supera a autonomia disponível.
• Se a rede de carregamento posterior for escassa ou pouco fiável.
• Enquanto se realiza uma paragem longa que teria lugar de qualquer forma.
• Ao chegar ao destino, se o carro vai ser pouco utilizado depois.
• Quando o carregador oferece um preço especialmente favorável e não há outros utilizadores à espera.

A chave está em distinguir entre atingir 100% antes de sair e fazê-lo a meio da rota. Em casa não importa muito que o último troço seja lento, porque o carro pode permanecer ligado durante várias horas. Num carregador de estrada, cada minuto adicional conta e normalmente não compensa esperar até completar a bateria.

Também é preciso ter em conta que manter durante muito tempo uma bateria de iões de lítio com um estado de carga muito alto pode favorecer a sua degradação. Para o uso quotidiano, muitos fabricantes recomendam estabelecer um limite perto dos 80%, reservando os 100% para viagens ou situações em que se precisa de toda a autonomia. Os efeitos exatos dependem da química e da gestão desenvolvida por cada marca.

A melhor estratégia não é carregar mais, mas carregar o necessário

Numa viagem com um elétrico, a paragem ótima nem sempre é a que deixa a bateria nos 80%. Por vezes basta chegar aos 55 ou 60% para alcançar o carregador seguinte, onde o carro voltará a aproveitar a zona rápida da sua curva. Os planeadores costumam otimizar precisamente este equilíbrio. Uma paragem de dez minutos pode ser suficiente para continuar até uma estação mais bem situada, mais potente ou com mais conetores disponíveis.

A estratégia mais rápida costuma consistir em sair de casa com a bateria carregada, chegar à primeira estação com um nível baixo e realizar recargas breves, aproveitando a parte mais favorável da curva. Mas também entra em jogo o fator humano. Uma família pode preferir uma paragem de 30 minutos para comer a duas de 15. Outro condutor agradecerá parar a cada duas horas, mesmo que o carro pudesse continuar. E haverá quem dê prioridade a estações com serviços, instalações sanitárias e restauração em vez do tempo absoluto de viagem.

A melhor carga rápida não é necessariamente a que regista o maior pico de potência, mas a que se integra na rota sem obrigar a alterar as pausas normais.

Os cinco dados-chave para comparar o carregamento rápido

Ao escolher um carro elétrico para viajar convém rever, por esta ordem:

1. Consumo real em autoestrada e autonomia útil entre paragens.
2. Tempo de carregamento de 10 a 80% em condições reais.
3. Forma da curva e potência média, não apenas o pico máximo.
4. Pré-condicionamento e qualidade do planeador de rotas.
5. Comportamento no frio, no calor e em cargas rápidas consecutivas.

A arquitetura de 800 volts é uma vantagem técnica importante, sobretudo em veículos com baterias grandes e potências muito elevadas. Mas não transforma automaticamente um carro num bom viajante. Um elétrico eficiente, com uma bateria de tamanho razoável, uma curva estável e um sistema térmico bem calibrado pode revelar-se mais rápido na estrada do que outro com mais autonomia homologada e uma potência máxima superior.

A conclusão é simples: ao comprar um carro elétrico não se deve perguntar apenas a quantos kW carrega, mas quantos quilómetros permite recuperar durante os minutos em que estamos dispostos a permanecer parados. Esse é o número que acaba por marcar a diferença quando chega a hora de viajar.