Carregando baterias, alimento para a mente [O Ciclo da Bateria #4 | Lançamento em 2026]

Há cinco anos, com as perspectivas de Claudius Jehle, CEO da volytica diagnostics GmbH, lançamos a série de artigos “The Battery Cycle”, com o objetivo de esclarecer as complexidades das baterias Li-Ion.

A série forneceu uma grande quantidade de informações valiosas para todos os envolvidos com a mobilidade elétrica.

Agora, cinco anos depois, voltamos a esses mesmos temas – ainda graças à colaboração com Claudius Jehle –, enriquecidos por dados do mundo real e lições aprendidas.

Toda a série de artigos, atualizada recentemente, também é publicada em uma edição especial monográfica que acompanha as edições da Sustainable Bus (e das plataformas irmãs Sustainable Truck & Van e Powertrain International) ao longo de 2026.

Agradecemos suas perguntas, comentários e contribuições em info@sustainable-bus.com.

Imaginar as baterias como decantadores de vinho bulbosos cheios de cerveja espumosa, como fizemos no artigo anterior sobre o Estado de Carga, ajuda muito a entender os problemas cotidianos relacionados à estimativa do SoC, aos problemas de equilíbrio e às paradas repentinas. Mas essa analogia também auxilia bastante a compreender as perguntas típicas sobre o carregamento de baterias, que abordaremos neste artigo.

Aqui será explicado – entre muitas outras coisas – como e por que dobrar a potência de carregamento não reduz o tempo de carregamento pela metade, pelo menos se a intenção for carregar até chegar ao nível máximo.

Vamos começar com configurações de carregamento em depósitos, ou seja, com ônibus ou caminhões com baterias bastante grandes (>300 kWh) que devem operar em uma rota o dia todo sem ou com apenas poucos reabastecimentos. Geralmente, espera-se que a bateria esteja com 100% de carga pela manhã e que reste alguma reserva no final do dia.

Carregar no depósito é uma escolha sensata?

Mas carregar a bateria até 100% antes do início do dia não é tão simples quanto se poderia pensar. O carregador primeiro “negocia” o processo de carregamento com o veículo por meio de algum tipo de protocolo de comunicação dedicado, envolvendo um acordo sobre – em primeiro lugar – a potência de carregamento planejada que o carregador é capaz de fornecer, mas também aquela que a bateria consegue receber. Nos limitamos aqui à parte relacionada à bateria, pois seria possível escrever artigos intermináveis sobre essa parte delicada e complexa de comunicação. Em particular, estamos explicando a situação para baterias de tamanho adequado e não supergrandes; no caso de baterias excessivamente grandes, a parte relacionada ao CV explicada abaixo geralmente não afeta tanto o carregamento.

A corrente concordada flui de forma constante – essa fase é, portanto, chamada de fase de corrente constante ou simplesmente fase CC (veja o gráfico à direita). Na analogia com a cerveja, o copo se enche continuamente e a altura do nível aumenta; tanto a cerveja sobe quanto a espuma começa a se formar – do ponto de vista eletroquímico, “superpotenciais” na tensão mensurável começam a se acumular (se você leu os outros artigos anteriormente: isso se deve à migração dos íons volumosos para os eletrodos, o que exige algum esforço, por assim dizer, e isso é visível macroscopicamente como um acúmulo reversível de tensão, que desaparece lentamente após a interrupção da carga, assim como a espuma na cerveja…).

Quando a altura total de enchimento, ou seja, cerveja mais espuma, se aproxima da borda do copo – o que significa que a tensão da bateria atinge a tensão máxima absolutamente admissível – o carregador e a bateria começam rapidamente a renegociar um novo perfil de corrente que muda suavemente, mantendo a altura total de enchimento constante no topo, na fase de tensão constante ou CV. O que acontece, em essência, é que a redução gradual da corrente faz com que a parte espumosa diminua, enquanto a parte líquida pode continuar subindo. Esse processo como um todo é frequentemente chamado de ‘carregamento CCCV’.

Suponha que você pare de carregar assim que a tensão atinge o valor máximo – a espuma se assentaria e, de forma surpreendente, você descobriria que seu copo está apenas 85% cheio após cerca de 10 a 30 minutos. Portanto, é exatamente como preparar uma cerveja: mantenha o fluxo de cerveja constante até que a espuma atinja a borda, depois reduza o fluxo, mantendo a altura total constante (CV), alterando apenas a proporção entre líquido e espuma.

Conhecendo as implicações…

Quais são as implicações? Observe os resultados da simulação no diagrama – uma consequência direta é que dobrar a potência de carregamento não reduz o tempo de carregamento para metade, pelo menos se o objetivo for carregar completamente a bateria. Na verdade, a fase de CC acelera, mas também não pelo fator 2, já que a espuma sobe muito mais rapidamente, fazendo com que a fase de CV se torne ainda mais marcante. No exemplo, nem mesmo a fase de CV é alcançada após ~900 segundos (o que aconteceria posteriormente), mas ao dobrar a potência, a fase de CV é atingida após ~570 segundos, reduzindo o consumo de energia em 24%. Triplar a potência faz com que o sistema entre imediatamente na fase de CV (sem que seja possível observar a fase de CC), resultando em um consumo de energia inferior a o dobro! É desnecessário dizer que este é apenas um exemplo e pode não ser aplicável aos seus ativos específicos.

Baterias de grande capacidade – e isso é especialmente verdadeiro para baterias baseadas em LFP – não apresentam esse efeito de forma tão acentuada quanto descrito aqui (pois pode ser que nem mesmo a fase CV seja alcançada, ou seja, é como se você estivesse despejando cerca de 1 litro de cerveja em um copo de 1,5 litros: dificilmente haverá espuma suficiente para cobrir a borda).

Aprendendo? Uma potência de carregamento 3 vezes maior não reduz necessariamente o tempo de carregamento em 3 vezes!

Pode ser muito comum que a fase CV leve exatamente o mesmo tempo que a fase CC. Para atingir os primeiros 80% pode levar o mesmo tempo que para alcançar os últimos 20%! Observe isso em seus sistemas de monitoramento: primeiro, o SoC aumenta linearmente e, depois, diminui lentamente até ficar em 100%.

A carga por catenária aérea (como nos ônibus trólebus ou em algumas ideias de aplicação para caminhões elétricos) também merece menção: além dos óbvios desafios infraestruturais de manter uma rede de catenárias, um verdadeiro desafio reside na configuração elétrica dos veículos: a maioria dos veículos terrestres possui pneus de borracha, que não conduzem corrente elétrica. Portanto, veículos com pneus de borracha e catenária precisam de dois fios aéreos (o que aumenta a complexidade da infraestrutura em comparação com trens com pneus metálicos). No entanto, o verdadeiro problema é a segurança: em veículos com rodas metálicas, uma falha elétrica (como um fio energizado tocando a estrutura do veículo e o submetendo a alta tensão) seria imediatamente direcionada ao solo pelas rodas; o risco de a estrutura metálica ou o corpo do veículo ficarem sob tensão é muito baixo. Mas em veículos com pneus de borracha, uma falha elétrica pode colocar todo o veículo sob tensão, e um passageiro que tocar no corpo do veículo pode sofrer um choque elétrico.

Choque elétrico. Como consequência, a configuração elétrica desses veículos aumenta a complexidade e os custos, tornando-o economicamente mais desafiador.

Se você não consegue observar isso em seus dados ao se aproximar de 100%, a razão mais provável é que o SoC que você vê não é o real, o “verdadeiro” SoC. Os fabricantes e OEMs fazem distinção entre o SoC comunicado (geralmente chamado de “SoC operacional”) e o “verdadeiro”, calculado internamente (“SoC técnico”), o que é obviamente particularmente relevante para baterias de grande porte, nas quais a capacidade líquida operacional utilizável difere significativamente da capacidade tecnicamente disponível.

O SoC operacional é adaptado para, por exemplo, exibir 100% quando o valor real está apenas em torno de 90%. Sem entrar em muitos detalhes, existem bons motivos para isso: (a) ter algumas reservas (para compensar os erros de estimativa conhecidos, cf. o artigo anterior), (b) economizar a bateria (níveis de SoC muito altos/baixos costumam ser prejudiciais à sua vida útil) e (c) emular um comportamento aparentemente uniforme ao longo de toda a vida útil, liberando essas reservas gradualmente. Portanto, considerando o ponto (c), se você não observar esse comportamento de carregamento agora, pode muito bem vê-lo mais tarde – tenha em mente que o tempo de carregamento do veículo pode aumentar no futuro!

Dicas práticas: Não basta solicitar acesso aos dados da bateria; peça os sinais corretos com a resolução adequada. Parâmetros como SoC, SoH, corrente, tensão e temperatura devem ser registrados com frequência suficientemente alta para refletir o comportamento real de carregamento.

E quanto à cobrança por oportunidade?

Com carregamento oportunista ao longo do percurso, existem outros desafios. Geralmente não se carrega até 100% (só de manhã, como mencionado anteriormente), mas sim se recarrega repetidamente uma bateria menor (<200 kWh). A espuma mal atinge a borda, portanto não há fase de CV persistente, apenas CC. É mais parecido com reabastecer um copo d’água ou de vinho tinto de tempos em tempos. Para interrupções rápidas no carregamento, a potência costuma ser bastante alta. Assim, embora não haja uma fase de CV que possa “obstruir” o carregamento rápido, os pulsos elevados podem causar picos de tensão induzidos pela resistência (aqui a analogia com o copo e o líquido falha um pouco – talvez se pense em vinho espumante: você o despeja, a espuma sobe extremamente rápido até uma altura elevada e decresce praticamente em apenas segundos). À medida que a resistência aumenta devido à degradação, esses picos também aumentam. Mensagem principal: o carregamento oportunista possui características vantajosas, pelo menos em termos de horário de carregamento, mas...

n sofrem com o aumento do tempo de carregamento induzido pela degradação.

Finalmente: carregamento indutivo…

Uma observação sobre o carregamento indutivo, no qual a conexão elétrica física é substituída pela transmissão sem fio de energia. É uma ideia fantástica, pois praticamente não haveria mais necessidade de ajuste de posição ou manuseio manual. Poder-se-ia até carregar enquanto se dirige. Mas a física entra em jogo: a proporção de energia que chega ao veículo em comparação com aquela perdida devido a ineficiências na indução – ou seja, aquela que se transforma em aquecimento do ambiente – depende principalmente de (a) a distância entre o receptor e o emissor e (b) a frequência do campo eletromagnético alternado.

Para que o carregamento indutivo não se torne economicamente insustentável, é preciso ou (a) reduzir a distância entre o emissor/receptor para apenas alguns milímetros e/ou (b) aumentar a frequência, o que por sua vez aumenta o tamanho da bobina e, consequentemente, seu peso. Idealmente, uma bobina de cobre (de várias centenas de quilogramas!) deveria ficar a poucos milímetros do emissor. Isso se mostrou, e continua se mostrando, tecnicamente tão desafiador que, até hoje, nenhuma solução economicamente viável e escalável foi encontrada; quase 100% de todas as baterias são carregadas por meio de conexões diretas.

No final, incentivamos todos a discutirem abertamente as opções e implicações das diferentes filosofias de carregamento com seus parceiros OEM. É muito útil solicitar máxima transparência em relação aos sinais básicos da bateria e do carregador, bem como informações periódicas sobre a degradação, já que agora sabemos como ela afeta todos os aspectos de uma bateria.

Em resumo

Baterias de íon de lítio apresentam um efeito curioso: a quantidade de energia que pode ser carregada em um determinado período depende da potência de carregamento; por exemplo, dobrar a potência de carregamento não reduz necessariamente o tempo de carregamento pela metade.

O SoC que você vê (“operational/ net SoC”) geralmente não é o verdadeiro SoC, e isso por bons motivos.

Nas aplicações de carregamento em depósito ou em qualquer lugar onde a bateria é carregada até 100% (realmente 100%), e onde a bateria não é excessivamente grande, é utilizada alguma forma de carregamento CCCV.

O padrão peculiar de CCCV leva ao fato de que dobrar ou triplicar a potência de carregamento não reduz o tempo para metade nem em um terço.

O carregamento por oportunidade é, na maioria dos casos, do tipo CC, portanto não é suscetível a esse padrão, mas sim a aumentos na resistência devido a

* ou seja, às características OCV, ver artigo nº 3

** ou seja, aos voltagens de sobrepotencial/dinâmicas

*** Resultados da simulação (LFP, SOC0=50%, temperatura ambiente de 30°C): Bunzel, A.; Morawietz, L.; Ufert, M.: Technologische und ökonomische Bewertung der Elektrifizierung von ÖPNV-Busflotten im Werkstatt- und Betriebshofbereich. Fachtagung „Werkstatt- und Betriebshofkonzepte für Elektrobusse“, Dresden, 11.-12.10.2018.

O artigo “Carregando baterias, alimento para o intelecto [The Battery Cycle #4 | LANÇAMENTO EM 2026]” foi publicado originalmente no Sustainable Bus.