Cálculo de degradação da bateria e perda de capacidade
| Condição | Capacidade total | Perda (%) | Perda de capacidade (kWh) | Energia a 100% | Cálculo de perdas | Alcance | Tempo de carregamento estimado em 150 kW DC Carregamento rápido |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bateria Nova | 60 kWh | 0 | 0 kWh | 60 kWh | — | 450 km | ~24 minutos |
| 10% de perda de capacidade | 54 kWh | 0.1 | 6 kWh | 54 kWh | 60 kWh x 0,10 = 6 kWh | 450 − (450×0,10) = 405 km | 54/150 × 60 = ~22 min |
| 20% de perda de capacidade | 48 kWh | 0.2 | 12 kWh | 48 kWh | 60 kWh x 0,20 = 12 kWh | 450 − (450×0,20) = 360 km | 48/150 × 60 = ~19 min |
📌 Esta tabela é baseada em um veículo com bateria de 60 kWh e autonomia nominal de 450 km. Os cálculos assumem velocidade e consumo constantes, com autonomia calculada linearmente. No uso no mundo real, fatores como clima, velocidade de condução, inclinação da estrada, condição dos pneus e eficiência do sistema podem causar desvios na autonomia e no consumo.
⚡ Os cálculos do tempo de carregamento indicam o tempo mínimo teórico. Em cenários reais de carregamento CC, o Sistema de gerenciamento de bateria (BMS) pode reduzir gradualmente a potência de carregamento com base no estado da carga (SOC), na temperatura e na integridade da célula. Além disso, a potência máxima suportada pela estação de carregamento e pelo veículo afeta o tempo. Portanto, os tempos reais de carregamento podem ser maiores do que os calculados.
🔍 🔍 Explicação: Química da bateria, BMS e degradação ao longo do tempo
Ciclos de carga/descarga, temperatura, alta potência de carga e armazenamento causam envelhecimento da bateria. A estrutura química interna degrada → as células perdem capacidade de armazenamento de energia.
Sempre mostra a capacidade máxima atual. Então se houver perda de 10%, 100% = 54 kWh; se perda de 20%, 100% = 48 kWh. Portanto, mesmo que o display mostre 100%, ele não contém tanta energia como antes (menos energia armazenada).
O tempo de carregamento diminui ligeiramente porque menos energia precisa ser abastecida.
Uma bateria não é um circuito eletrônico; portanto, seu estado interno não pode ser conhecido com exatidão. Os cálculos são baseados na corrente, tensão, energia e fluxo de elétrons que entram e saem da bateria. Dados como quantas horas a bateria foi carregada e sua idade também são avaliados para estimar o tempo de uso, e o display do veículo mostra o status de energia como % ou autonomia. O Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS) monitora continuamente o fluxo de elétrons, calor, tensão e corrente; limita a bateria contra sobrecarga, descarga excessiva e superaquecimento. Ele também gera dados estimados de integridade da bateria (SOH) a partir de ciclos de carga e descarga.
o fluido eletrolítico se degrada, forma-se gás, o calor aumenta, ocorre inchaço das células, surge o risco de incêndio e a vida útil da bateria é significativamente reduzida.
reações reversas ocorrem na estrutura química, os eletrodos entram em colapso, a célula morre completamente e se torna irrecuperável.
A potência exibida na estação de carregamento e na tela do veículo são quase idênticas (por exemplo, 11 kW CA, 150 kW CC). No entanto, a energia real que entra na bateria é 5–12% menor para CA e 3–7% menor para CC devido a perdas em cabos e conectores. O BMS sempre considera esta pequena diferença e protege a bateria contra carga excessiva ou insuficiente.
Ele corrige incertezas decorrentes de alterações químicas na bateria e desequilíbrios entre as células, garantindo que o display do veículo mostre o status preciso da energia e a integridade da bateria. Durante o carregamento normal, a energia que entra e sai pode não ser perfeitamente precisa devido a erros de medição, envelhecimento e perdas de cabos/conectores; a calibração permite que o BMS veja a verdadeira capacidade e SOH.
A perda no primeiro ano é rápida devido à “deposição química e equilíbrio celular”; depois disso, a bateria se estabiliza e a perda diminui (cerca de 95%→92%). Nos primeiros ciclos de carga-descarga, forma-se a camada SEI (Solid Electrolyte Interphase); esta camada consome energia quimicamente. A bateria é nova, as superfícies dos eletrodos e o eletrólito não estão totalmente estáveis. Pequenos desequilíbrios e diferenças de resistência entre as células também se instalam. Daí a rápida queda inicial.
A camada SEI se estabeleceu, as estruturas químicas estão estáveis, as células estão equilibradas. Sob o mesmo uso, os ciclos de carga e descarga causam menos perdas. Resultado: a perda anual de capacidade é menor e não linear, progredindo lentamente.