Gestão térmica da bateria

A gestão térmica da bateria é o conjunto de sistemas que mantém a bateria de alta tensão de um veículo elétrico dentro da sua gama de temperatura preferida em todas as fases de utilização: durante a condução, durante o carregamento e até com o automóvel estacionado. As células de iões de lítio rendem melhor dentro de uma faixa relativamente estreita, grosso modo entre cerca de 15 e 35 graus Celsius. Fora desta janela, o seu comportamento deteriora-se: as células frias tornam-se relutantes em debitar ou aceitar corrente, ao passo que as células quentes sofrem um envelhecimento químico acelerado e, em casos extremos, correm o risco de embalamento térmico. O sistema de gestão térmica existe para manter o conjunto no seu ponto ideal, independentemente das condições ambiente ou das exigências que lhe são impostas.

A abordagem mais comum nos VE modernos é o arrefecimento líquido. Um líquido de refrigeração, normalmente uma mistura de água e glicol, é bombeado através de canais, placas ou tubos que ficam em contacto próximo com as células, transportando o calor para um radiador ou rejeitando-o através de um circuito de refrigerante partilhado com o ar condicionado do habitáculo. O mesmo circuito pode funcionar no sentido inverso para aquecer o conjunto, recorrendo a resistências de aquecimento ou a uma bomba de calor. Sensores distribuídos pelo conjunto comunicam as temperaturas das células ao sistema de gestão da bateria, que decide quando arrefecer, quando aquecer e com que intensidade, equilibrando a saúde da bateria com o custo energético de fazer funcionar bombas e compressores. As soluções mais simples ou mais antigas baseiam-se no arrefecimento a ar, fazendo passar o ar do habitáculo ou o ar ambiente pelas células, o que é mais barato e mais leve, mas bastante menos capaz de lidar com o calor gerado durante uma condução exigente e prolongada ou um carregamento de elevada potência.

Isto é mais relevante nos extremos. Durante o carregamento rápido em DC, as correntes elevadas geram um calor substancial que tem de ser removido rapidamente, sob pena de o sistema reduzir a potência de carga para proteger as células. Numa condução enérgica, as acelerações fortes e a travagem regenerativa repetidas aquecem o conjunto, e é um arrefecimento eficaz que permite a um automóvel entregar um desempenho consistente volta após volta, em vez de esmorecer à medida que a bateria aquece. Os arranques a frio apresentam o problema inverso, em que o conjunto tem de ser aquecido antes de poder entregar toda a potência ou aceitar um carregamento rápido.

Uma boa gestão térmica é uma das principais razões pelas quais os conjuntos de baterias modernos se degradam tão lentamente. Ao manter as células afastadas das temperaturas elevadas que provocam a perda irreversível de capacidade e do frio que favorece a deposição de lítio durante a carga, o sistema preserva a capacidade utilizável ao longo de muitos anos e de dezenas de milhares de ciclos de carga. Os primeiros veículos elétricos, com arrefecimento rudimentar ou inexistente, mostravam muitas vezes uma degradação visivelmente mais rápida do que os conjuntos atuais arrefecidos a líquido.

A gestão térmica sustenta várias funcionalidades e conceitos relacionados. É a tecnologia que viabiliza o pré-condicionamento da bateria, que é simplesmente a gestão térmica aplicada deliberadamente antes de uma carga. Funciona em conjunto com a bomba de calor do VE, partilha equipamento com o controlo de climatização do habitáculo e é central na forma como uma bateria de alta tensão sustenta com segurança tanto o carregamento rápido como o elevado desempenho ao longo da sua vida útil.