Desvendando o mistério por trás das curvas de carregamento de carros elétricos
Os fabricantes de veículos eléctricos enfatizam frequentemente as capacidades de recarga rápida dos seus automóveis, mas podem ignorar o facto de que a potência de pico não é necessariamente o factor mais crítico para determinar uma carga bem sucedida. Em muitos casos, a potência máxima alcançável durante as sessões de carregamento é de curta duração e não representa com precisão a velocidade real a que um veículo eléctrico pode ser carregado.
Na verdade, é incomum que o perfil de carregamento de um veículo eléctrico apresente um plano nivelado, diminuindo assim o apelo dos automóveis que pretendem estabelecer novos padrões em termos de tempo de reabastecimento. Porém, não tema, pois elucidaremos prontamente essa noção para que a curva de recarga fique desprovida de enigmas.
O que é uma curva de recarga?
A curva de recarga refere-se à progressão cronológica da capacidade de carga que a bateria é capaz de acomodar durante um período de tempo.
A potência máxima de carregamento é uma informação tão importante?
capacidade de potência de pico e a duração necessária para atingir um estado específico de carga. Por exemplo, é divulgado no site da Hyundai que o Ioniq 6 pode atingir uma carga de 80% em apenas 18 minutos, enquanto o site da Tesla indica que os seus veículos são capazes de aceitar até 250 quilowatts de potência de carregamento.
Embora dois veículos que possuam capacidades máximas de carregamento idênticas possam apresentar eficiências variadas na reposição expedita das suas reservas de energia, é a potência cumulativa média ao longo do tempo que tem importância neste contexto, e não a capacidade de pico. Os praticantes novatos do transporte elétrico podem inicialmente achar este conceito difícil de compreender, mas uma bateria de veículo elétrico totalmente carregada pode assimilar a carga a uma taxa mais lenta em comparação com uma bateria com um estado de carga inferior.
Uma comparação que pode ser considerada rudimentar poderia ser comparada ao reabastecimento de um veículo utilizando calor como fonte de energia; neste caso, imagine uma situação em que o tanque de combustível esteja vazio. Nessas circunstâncias, pode-se expelir produtos petrolíferos do reservatório à velocidade mais elevada possível proporcionada pelo bocal. Porém, à medida que o recipiente fica cada vez mais cheio e existe o risco de derramamento em vez de utilização completa da capacidade, será necessário modular a distribuição do líquido através da manipulação cuidadosa da alavanca da bomba.
Nos Veículos Elétricos (EVs) que utilizam carregamento por Corrente Contínua (DC), um fenômeno peculiar torna-se evidente. Normalmente, estes EVs proporcionam desempenho máximo quando o nível da bateria cai abaixo de 30%, experimentando subsequentemente uma perda gradual de potência à medida que a carga aumenta. Muitas vezes, os novos proprietários expressam espanto ao observar que raramente, ou nunca, testemunham as capacidades de potência anunciadas dos seus respectivos veículos. Vale a pena explorar as razões subjacentes a esta discrepância.
Uma bateria que precisa ser mimada
O objetivo principal de um sistema de gerenciamento de bateria para um veículo elétrico é proteger a bateria e, ao mesmo tempo, otimizar seu potencial de desempenho. Para atingir este objetivo, diversas medidas de segurança devem ser implementadas para evitar qualquer dano a longo prazo à bateria.
As baterias de veículos elétricos funcionam perfeitamente dentro de uma faixa de temperatura ideal. As temperaturas extremas podem impedir o seu desempenho, levando à diminuição da eficiência ou até mesmo impossibilitando o carregamento. Em condições climáticas particularmente frias, o sistema de aquecimento da bateria pode consumir toda a energia disponível, impedindo qualquer carregamento até que a temperatura desejada seja atingida.
A influência da temperatura na curva de carga de um Kia EV6.//Fonte: Fastned
Para optimizar o desempenho de muitos veículos eléctricos durante o carregamento rápido, alguns modelos implementaram uma funcionalidade conhecida como “pré-condicionamento”, que prepara a bateria para um carregamento rápido, quer automaticamente ao chegar a uma estação de carregamento rápido, quer a pedido do utilizador. Esta medida serve para aumentar a eficiência do processo de carregamento. No entanto, é importante observar que deve-se evitar encher a bateria além de sua capacidade máxima, pois isso pode resultar em diminuição do desempenho e possíveis problemas de segurança.
Para alcançar a eficiência ideal de carregamento durante sessões de recarga rápida, recomenda-se manter um nível de carga na faixa de 10% a 80%. À medida que a bateria atinge o seu limite máximo de capacidade em aproximadamente 80%, continuar a carregar além deste ponto oferece retornos decrescentes e pode resultar em reduções significativas na energia disponível. Em alguns casos, pode ser vantajoso interromper temporariamente o processo de carregamento, mesmo que isso exija uma parada adicional no caminho, em vez de períodos prolongados de tempo ocioso necessários para esgotar totalmente a bateria antes de atingir um nível de carga suficiente.
Dado que a temperatura ideal da bateria e os níveis moderados de carga são fatores cruciais, vamos agora nos aprofundar no aspecto mais crítico de todos – o perfil de carga.
Existe a curva de carregamento ideal?
Quando todos os critérios necessários para um desempenho ideal da bateria forem satisfeitos, a capacidade máxima de carga é determinada pelo próprio veículo. Isto implica que mesmo quando uma estação de carregamento afirma oferecer potentes 350 quilowatts de potência, o veículo pode não necessariamente acomodar uma taxa tão elevada.
É certo que, actualmente, existe apenas uma escassez de automóveis capazes de capitalizar a potente infra-estrutura de carregamento actualmente implantada em todo o país. Por outro lado, esta escassez pode revelar-se benéfica, na medida em que garante a viabilidade contínua de tais instalações de carregamento para as futuras gerações de veículos que deverão possuir a capacidade de explorar plenamente o seu potencial.
À medida que antecipamos potenciais avanços no domínio da tecnologia de baterias de ponta, os veículos eléctricos contemporâneos têm actualmente a capacidade de superar os requisitos de energia dos seus respectivos automóveis. Consequentemente, é imperativo que estes veículos estabeleçam um diálogo com as estações de carregamento, garantindo que a energia transmitida é proporcional às capacidades de absorção da bateria. Um exame superficial de vários modelos revela notável semelhança entre eles.
Alguns exemplos de curvas de carga em diferentes carros elétricos.//Fonte: Fastned
Após o carregamento inicial, existe um nível de potência elevado que diminui subsequentemente à medida que a bateria fica cada vez mais carregada. Numerosos exemplos ilustrativos podem ser encontrados no site de suporte Fastned. São fornecidos para nossa consideração mais de cem registros de cobrança do Teslamate, meticulosamente organizados em uma representação visual para facilitar a compreensão.
A curva de carga média de um Tesla Model Y Propulsion.//Fonte: Bob Jouy para este site
A representação da média é ilustrada através de formas circulares de tamanho aumentado, que indicam uma diminuição gradual na potência à medida que a capacidade da bateria diminui de 85% para 100%, com um patamar inicial de 175kW. Isto demonstra que o processo de cobrança varia e pode não ser consistente em todas as sessões.
Na verdade, vale a pena notar que iniciar uma sessão de carregamento com um nível de bateria elevado, superior a cinquenta por cento, pode resultar numa maior produção de energia em comparação com iniciar a mesma sessão com uma bateria descarregada. Esta vantagem aplica-se especificamente às baterias de fosfato de ferro-lítio, uma vez que permitem o aproveitamento de um aumento substancial de carga, apesar de reterem uma capacidade considerável. No entanto, deve-se reconhecer que esta janela de desempenho ideal é de natureza efêmera e não dura muito.
Um exemplo de pico de energia no início de uma sessão de carregamento.//Fonte: Bob Jouy para este site
Embora seja possível aos fabricantes melhorar a eficiência do carregamento da bateria através de atualizações de software à distância, os princípios fundamentais da engenharia elétrica ainda devem ser aplicados. Lamentavelmente, não se pode prever um aumento exponencial na velocidade de carregamento à medida que os avanços tecnológicos continuam a ocorrer.
Procurando uma maneira melhor de medir a carga?
Ao examinar as curvas de carregamento ilustrativas fornecidas acima, vale a pena notar que a obtenção da potência de pico durante o carregamento pode não ser particularmente esclarecedora quando se discute o reabastecimento de um automóvel elétrico. Em vez de focar apenas na potência média consumida durante uma sessão de carregamento, é crucial ter em conta as características de utilização de energia do veículo específico em questão.
Foi observado anteriormente que certos veículos possuem baterias de maior capacidade; no entanto, eles não apresentam desempenho excepcional durante viagens prolongadas devido a limitações nas capacidades de carregamento. Apesar de terem um poder de recarga substancial, esses automóveis não conseguem recuperar uma distância maior do que aqueles com menor consumo de energia.
Os parâmetros de referência atuais para medir o desempenho, como os estabelecidos pela EPA ou pelo WLTP, podem não refletir com precisão as verdadeiras capacidades dos veículos elétricos no que diz respeito ao carregamento rápido. Sabe-se que os fabricantes de automóveis apresentam medições que favorecem os seus próprios interesses, em vez de fornecer uma representação precisa do potencial da tecnologia. Como resultado, pode-se prever que continuará a haver anúncios relativos a veículos eléctricos com capacidades de carregamento até 350 quilowatts, apesar do facto de as velocidades reais de carregamento serem muitas vezes muito mais lentas, com uma média de apenas cerca de 130 quilowatts durante os primeiros 10-90 anos. faixa percentual de esgotamento da bateria.
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