Tempos de carregamento nos carros elétricos, como o calor interno das baterias afeta esse processo?

Sabia que o calor interno gerado pelas baterias durante o carregamento pode aumentar os tempos de carregamento? Este é um dos principais motivos pelos quais os fabricantes de carros elétricos estão a apostar na inclusão de sistemas de refrigeração inovadores. Graças a estes elementos, a usabilidade das baterias é muito maior.

Gerir de forma eficaz o calor gerado por uma bateria durante o carregamento é um dos maiores desafios que os fabricantes de carros elétricos enfrentam atualmente. Além disso, deve ter-se em conta que os carregadores ultrarrápidos de 800 V e 350 kW acabaram de chegar à Europa. A refrigeração complica-se?

Os pacotes de baterias de iões de lítio que atualmente alimentam os automóveis elétricos são construídos a partir de células. Convém destacar que uma única célula de iões de lítio produz 3,6 V e uma capacidade elétrica de 3,4 amperes/hora. Para obter mais tensão, as células têm de ser combinadas e ligadas em grupo de forma paralela. Desta forma, multiplicam-se tanto a tensão como a capacidade.

No entanto, o que realmente interessa aos fabricantes é a velocidade C da bateria. Isto descreve a velocidade a que pode carregar e descarregar em relação à sua capacidade. Quanto maior for a taxa C, menos tempo demora a recarregar-se, mas existe uma limitação: o calor gerado pela resistência interna à medida que se realiza o carregamento. Por se tratar de uma grande concentração de células, o calor gerado é difícil de eliminar.

Pacotes de baterias, como arrefecê-las de forma otimizada?

Para lidar com essa dificuldade, os pacotes de baterias de iões de lítio dos carros elétricos começam a ser arrefecidos com água ou com uma solução de água e glicol. O fluido é arrefecido através de um permutador de calor. Essa energia térmica pode ser reutilizada, por exemplo, para climatizar o habitáculo. Um exemplo claro encontramos no pacote de baterias do Audi e-tron, onde o refrigerante é bombeado através de canais em placas frias de alumínio extrudido. As células individuais são montadas num gel que conduz o calor delas para as placas e, posteriormente, para o refrigerante.

Este é apenas um método; Tesla utiliza um sistema de tubos de arrefecimento intercalados entre as células cilíndricas do pacote de baterias. Em geral, as células produzem cerca de três vezes mais calor ao carregar do que ao conduzir, e quanto mais rápido for o carregamento, maior será a quantidade de calor gerado. O arrefecimento indireto tem as suas limitações, porque o calor só é removido das células nos pontos de contacto com as placas ou tubos do sistema de arrefecimento. Algumas empresas já estão a trabalhar em projetos que pretendem melhorar e reduzir as emissões calóricas.

Concretamente, existe um projeto, denominado I-CoBat, que tem como objetivo desenvolver um novo método de arrefecimento por imersão, através do qual as células e os conectores são literalmente mergulhados num fluido biodegradável e dielétrico (o que significa que não conduz eletricidade). Devido a que o fluido está em contacto com toda a superfície da célula, espera-se que o arrefecimento por imersão reduza os tempos de carregamento dos carros elétricos ao permitir taxas C significativamente mais altas, aumente a autonomia e abrande o processo de envelhecimento através de uma gestão térmica mais precisa da bateria.