Sem acumulador de energia – ou bateria – não há carro elétrico. Afinal, o que é a bateria de um carro eletrificado, quais os modelos de bateria atualmente mais utilizados, porque há carros com bateria da mesma capacidade que demoram menos tempo a carregar do que outros e porque é que existem estações de carregamento com fichas diferentes? Veja a resposta a estas e a outras dúvidas relacionadas com as baterias dos automóveis eletrificados

O que é a bateria de um carro elétrico?

Atualmente, a bateria mais comum de um carro 100% elétrico (BEV) e “plug-in” (PHEV) é a de iões de lítio (Li-lon), por ser a que oferece a melhor relação entre capacidade, espaço, eficiência, segurança e preço. Tanto na composição como na forma é completamente distinta da tradicional bateria de 12 Volts, que continua a existir nestes carros.

A bateria que alimenta um carro elétrico é composta por um conjunto de células (pilhas), agrupados cm módulos, ligados entre si em série. Cada célula tem uma tensão cm redor dos 3,7 Volts e, dependendo do número de células por módulo e do número de módulos, é calculada a voltagem da bateria (V). O cálculo da capacidade (Wh) é mais complexo e, de forma descomplicada, depende da densidade energética da célula, cujo rendimento, por sua vez, está dependente de outros fatores como o peso, a temperatura…

Porque se utilizam estas baterias?

A densidade elevada da solução química utilizada permite acumular mais energia em menos espaço e mamer estável a energia acumu­lada. A evolução tecnológica, com integração de elementos como cobalto, manganês ou níquel, cem permitido aumentar a densidade/capacida­de das baterias, o que permite reduzir e aligeirar tamanho dos módulos, simplificadamcntc, obter mais capacidade para acumular energia no mesmo espaço. Exemplo disso, carros como o Renault ZOE ou o Nissan Leaf foram receben­do baterias com mais potência energética, que vieram ocupar o mesmo espaço das anteriores, aumentando a autonomia destes veículos. E ainda maior rapidez de carregamento, outra evolução possível devido ao aumento da capa­cidade para receber mais energia, sem provocar danos nas células.

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Por que é que as baterias têm tempos de carregamento diferentes?

O tempo de carga depende da dimensão da bateria, potência da energia recebida e veloci­dade de carregamento do sistema instalado no automóvel. Quanto maior for a bateria, mais tempo será necessário para a carregar, dependendo de dois fatores:

  1. Potência da energia fornecida; um sistema doméstico de corrente alternada monofásica oferece menos capacidade do que uma wallbox, que é capaz de transformar e elevar a potência da energia, ou do que um sistema de corrente contínua ou com várias fases, utilizado nos sistemas de carregamento mais rápido
  2. Velocidade de carregamento interno instalado no automóvel. Porque canto em cargas rápidas, como em débitos de consumo elevado (durante a condução) a bateria aquece. Veja-se como exemplo um telemóvel em uso contínuo ou a carregar. Para proteger o sistema, limita-se a velocidade de carregamento, ou seja, reduz-se o fluxo da entrada de energia para valores consi­derados seguros pelo fabricante. Essa é também uma das razões porque as baterias carregam mais rápido numa fase inicial, diminuindo a ve­locidade de carregamento quanto mais próximo estão do limite da capacidade.

Exemplo: utilizando o sistema fornecido com o carro ligado a uma tomada doméstica, são precisas 19 a 31 horas para carregar por completo a bateria de 71 kWh do Audi e-tron, dependendo da potência doméstica contratada; cerca de dez horas numa wallbox de 7,4 kW
e sete horas num ponto de carga semirrápido de 22 kW, uma vez que a velocidade para um sistema de carga trifásica no e-tron está limitada a 11 kW. Porém, são precisos apenas 60 ou
30 minutos para recuperar de 20% para 80% da bateria em postos rápidos de 50 e 150 kW, respetivamente. E porquê 80%? Uma das razões é porque, a partir desse ponto, a velocidade de carregamento diminui para proteger o sobrea­quecimento do sistema.

Que tipos de carregador, fichas de carregamento e postos de carregamento existem?

Habirualmente, quer os carros 100% elétricos (BEV) como os modelos “plug-in” (PHEV) são vendidos com dois tipos de cabo: um cabo com caixa adaptadora para ligar a uma tomada doméstica com terra (schuko) e, na outra extremidade, a ficha que vai ligar ao automóvel: Tipo I ou Tipo II, também conhecida por Mennekes. Hoje em dia mais vulgar encontrar esta última, por permitir dispor no carro de uma única tomada para ligar a estações até 22 kW.

A caixa adaptadora ou transformadora utilizada geralmente para ligar a uma tornada schuko, como em uso doméstico, acrescenta uma função extraordinariamente útil em termos de segurança: faz o controlo da temperatura, não só do cabo e da bateria do carro através de um conjunto de sensores, como, porque as baterias de iões de lítio são sensíveis a picos de energia, identificam falhas de corrente ou situa­ções que possam colocar em perigo a instalação elétrica da habitação de onde provém a energia. Uma das razões porque o cabo adaptador forne­cido com o Renault ZOE, por exemplo, pode não funcionar em determinadas instalações domésticas, caso identifique falta ele condições de segurança.

Outro cabo normalmente incluído, sem adaptador intermédio, é destinado aos postos de carga trifásicos ou ele maior potência (semirrápidos). Já os automóveis com baterias que permitem receber carregamemos mais rápidos dispõem, normalmente, além de uma entrada Mennekes, de tomadas CCS Combo ou CHAdeMO, as duas últimas as acualmente mais utilizadas para sistemas de carregamento super-rápido de 50 kW ou superior.

Uma bateria maior significa que o carro tem mais autonomia?

Não necessariamente. A autonomia de um carro depende de muitos aspetos:

  • Peso e aerodinâmica do carro: menos peso e menos atrito (aerodinâmica da carroçaria e tipo de pneu) implicam menos dispêndio de energia na fase ele arranque e em movimento
  • Rendimento do sistema: a eficiência do motor e o baixo consumo de sistemas perifé­ricos – climatização, iluminação, sistemas de informação, navegação, conectividade, de som, etc. – também influenciam bastante
  • Capacidade de recuperação da energia cinética (gerada em movimento) ou proveniente das fases de desaceleração ou travagem
  • Modelo de condução e tipo de percurso

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Tomemos como exemplo dois carros da mesma marca com sistemas eletrificados iguais: o Peugeot e-208 e o Peugeot e-2008, ambos com bateria de 50 kWh. Mais leve e aerodinâ­mico, a autonomia anunciada do e-208 é de 340 km, contra os 320 km do SUV compacto. Motivo: menor consumo do primeiro devido ao fator peso e à aerodinâmica. Mas existem automóveis equivalentes em peso, aerodinâmica e capacidade de bateria com diferences auto­nomias, dependendo do consumo médio de energia ou do poder de regeneração do sistema (avaliação baseada em valores provenientes de homologação WLTP. Contudo, o modelo de condução e as condições do percurso são os principais fatores de variação).

A bateria perde capacidade ao longo do tempo?

Sim, embora essa seja outra das vantagens da tecnologia de iões de lítio, que admite um número elevado de cargas e descargas antes de apresentar redução das capacidades.

Face às de níquel-cadmio (Ni-Cad) ou de hidreto metálico de níquel (NiMH), além de perderem menos energia quando o carro está estacionado sem consumir, não sofrem do chamado “efeito de memória” das baterias. Ou seja, podem receber novos ciclos de carga a qualquer momento da sua capacidade, sem risco daquilo a que comumente se chama “viciação” da bateria.

Porém, existe um desgaste natural de­pendente do número de ciclos de carga, mais acentuado quanto maior for o número de car­gas rápidas. As condições climatéricas também podem acelerar a perda de capacidades químicas da bateria. Para tranquilizar o consumidor, a maioria dos construtores automóveis oferece uma garantia bastante extensa da bateria e o grupo PSA, por exemplo, emite até um certifi­cado da sua condição ou estado, caso o proprietário decida revender o seu carro elétrico.

O que posso/devo fazer para manter o estado da bateria?

A temperatura é um fator que afeta muito o desempenho e fiabilidade de uma bateria.

Muitos consumidores esperam de um carro elétrico que ele seja capaz de percorrer longas distâncias no menor tempo possível e o facto de terem resposta imediata à aceleração leva muitos condutores a explorarem a sua rapidez. O que, além de aumentar o consumo, logo, reduzir a autonomia, gera aquecimento da bateria e do sistema. Se a isto se seguirem cargas rápidas, ocorre um aumento da temperatura do sistema.

Alterar o modelo de conduçáo para dimi­nuir o consumo de energia (e, por consequên­cia, o número de carregamentos) e limitar as cargas rápidas ao indispensável, são o principal segredo da conservação da bateria. O outro, como cm qualquer automóvel, passa pela manutenção/inspeção do circuito para antecipar/despistar possíveis anomalias. Manter o software atualizado é vantajoso para melhorar a gestão dos recursos.

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Quais os benefícios de uma bateria refrigerada?

Como a temperatura influencia o rendi­mento e a fiabilidade da bateria, geralmente existem sensores que, mesmo com o carro para­do, provocam o aquecimento (nos países frios, onde a temperatura ambiente desce para valores negativos) ou que ativam o arrefecimento da bateria de um carro elétrico.

Mas nem todos os automóveis dispõem de sistemas de refrigeração próprios, por uma ques­tão de custo e espaço, ou também porque não se justifica face à previsível utilização que vai ser dada à viarura (curtas distâncias). Uma das formas de proteção contra sobreaquecimento da bateria e do sistema é limitar tanto a velocidade máxima da viarura, como a velocidade de en­trada da energia. Sobretudo nas cargas rápidas imediatamente a seguir a uma viagem longa e contínua (p.ex. autoestrada), onde o fluxo contínuo de fornecimento de energia ao motor já originou a subida da temperatura da bateria.

Além da ventilação (forçada ou não forçada) feita por passagem de ar pela área da bateria, os sistemas mais vulgares de refrigeração utilizam um lubrificante dielétrico (não condutor) que circula entre os módulos que alojam as células ou um líquido refrigerante, à base de água, em redor da estrutura.

Se a bateria de um carro elétrico avariar, o que é que isso implica? Quanto custa trocar ou repará-la?

Não são habituais avarias que impliquem a troca de uma bateria completa. Os preços variam de marca para marca e, consoante a capacidade da bateria, entre o custo da bateria e mão-de-obra, poderá custar mais de 10 mil euros. A FLEET MAGAZINE publicou recen­temente um trabalho sobre esta matéria, com valores fornecidos pelas marcas, bem como o grau de complexida­de da operação.

Com maior frequência podem ocorrer problemas com o software ou a avaria de algum componente que faça funcionar o sistema, como por exemplo em algum dos muitos senso­res que protegem o sistema.

Pode ainda acontecer o dano de um dos módulos que compõem a bateria, suficiente para gerar uma anomalia que influencie todo o conjunto. Dada a complexidade do sistema, e uma vez que a generalidade dos construtores até oferece vários anos de garantia, a verificação da avaria deve ser feira no representante da marca, chamando à atenção para o perigo da intervenção por parte de técnicos sem formação adequada, perante voltagens que habitualmente ultrapassam os 400 V.

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bateria carro elétrico

Posso trocar a bateria do meu carro por outra com mais capacidade?

É possível. Tomando como exemplo o Renault ZOE, ao longo do seu ciclo de vida foi recebendo baterias com capacidades distintas, ocupando o mesmo espaço. Presentemente é disponibilizado com duas, de 40 e 52 kWh.

Porém, náo se trata de uma troca simples. Além do preço da bateria nova e do custo do trabalho, devem ser avaliadas outras necessi­dades relacionadas com o funcionamento da viatura. Nomeadamente sistemas eletrónicos (sensores e controladores de sistemas de segu­rança, por exemplo) e até motor, que podem ter de ser calibrados, além da possível alteração relacionada com as tomadas e restante tecnolo­gia de carregamento da bateria.

Um carro elétrico é seguro? Há risco de a bateria explodir, por exemplo, em caso de colisão?

As baterias são um órgão bastante bem protegido, para evitar trepidações e embates que afetem a sua estrutura. Uma vez que a bateria é normalmente instalada na plataforma, logo, bastante próximo do solo, existem cuidados redobrados de proteção.

No encanto, a acumulação de energia é um processo químico que pode gerar gases no processo da transferência de energia. Daí que o controlo regular do desgaste natural dos ele­mentos seja fundamental para evitar incidentes ou algum curto-circuito, que possa gerar um incêndio sobre qualquer parte inflamável do veículo. Não muito diferente do que acontece num automóvel com motor de combustão. Daí a importância da utilização de equipamento certificado e a recomendação das inspeções periódicas, tanto aos sistemas de carregamento externo como ao próprio automóvel, até para garantir o bom estado dos sensores que contro­lam a segurança de toda a instalação.

Numa situação de colisão bastante forte, apesar do invólucro externo da bateria ser bas­tante resistente, não é impossível ocorrer uma rutura ou um curto-circuito que desencadeie um incêndio. É importante alertar ainda que qualquer colisão, mesmo de pequena dimensão, deve motivar uma inspeção a toda a instalação de um veículo elétrico, única forma de garantir que não existem fissuras na carcaça da bateria ou em algum módulo interno, ou ainda qual­quer tipo de dano que posteriormente possa provocar um sobreaquecimento, sem aviso prévio, da cablagem ou da própria bateria.