Bateria reconfigurável de EV pode durar mais de 20% a mais em simulação

© A. Krivonosov

Uma única célula degradada pode limitar a vida útil de toda a bateria de um automóvel elétrico mesmo quando as restantes ainda funcionam bem. Investigadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, avaliaram uma arquitetura reconfigurável capaz de contornar células enfraquecidas e continuar a usar a capacidade disponível. Num cenário modelado com uma bateria de 80 kWh e 12.000 km por ano, a substituição podia ser adiada cerca de 14 meses.

Num pack convencional, as ligações elétricas são em grande parte fixas, pelo que a célula mais fraca pode limitar toda uma cadeia em série. A solução estudada acrescenta interruptores eletrónicos e lógica de controlo para isolar uma célula ou grupo degradado e encaminhar a corrente pelos restantes elementos.

O estudo publicado na Nature Communications conclui que a configuração mais detalhada e idealizada pode aumentar a vida útil em mais de 20% em algumas baterias de alta tensão. O efeito foi mais forte em camiões elétricos e automóveis de grande autonomia com muitas células ligadas em série. Os investigadores salientam que o ganho acima de 20% é um limite superior teórico, porque o modelo assume controlo individual de cada célula. Sistemas mais práticos, que atuam por grupos, exigem menos eletrónica, mas também oferecem um ganho menor.

Existe igualmente um compromisso económico. Com as atuais estimativas de componentes, a eletrónica adicional aumenta o custo do pack em cerca de 9%. Os investigadores colocam o ponto de equilíbrio aproximado perto de 12%; acima desse nível, o benefício económico ao longo da vida útil torna-se menos provável. Um cenário mais robusto usou um acréscimo inferior a cerca de 7%, capacidade superior a 50 kWh e menos de 12.150 km por ano. A estimativa atual do hardware baseia-se ainda em apenas cerca de 1.000 conjuntos, próxima de uma escala de protótipo.

A tecnologia vai além do diagnóstico convencional do estado das células. O sistema tem de detetar a degradação e alterar dinamicamente a configuração elétrica da bateria, retirando células ou grupos fracos do circuito ativo.

Ainda não existe nenhum automóvel ligeiro ou camião de produção com exatamente a arquitetura estudada. Há, porém, sistemas experimentais e demonstradores; Chalmers cita o Volvo SmartCell e ensaios em estrada de um protótipo por um grande fabricante. Por isso, os resultados do modelo não devem ser aplicados diretamente às baterias dos EV atuais. O estudo mostra antes uma possível forma de usar o pack durante mais tempo e reduzir a probabilidade de algumas células envelhecidas obrigarem à substituição prematura de todo o conjunto.