A Mercedes está se preparando para controlar células individuais na bateria. Microcontroladores, controle direto de CC e CA

A Mercedes está trabalhando no projeto Power Converter, no qual cada [pequeno] conjunto de células na bateria teria seu próprio microcontrolador com microconversor. Esse dispositivo controlaria o fluxo de energia de modo a garantir que as tensões e intensidades de saída da bateria sejam exatamente as necessárias. A tecnologia ainda está em um estágio muito inicial, mas já permite alcançar uma potência de até 3 kW. A direção do desenvolvimento parece promissora.

Conexões em paralelo e microcontroladores. Não é tão caro quanto poderia parecer.

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Conexões em paralelo e microcontroladores. Não é tão caro quanto poderia parecer.

E como é isso hoje em dia?

Vamos começar com o que o fabricante promete: graças à conexão paralela dos conjuntos de células – como podemos supor, juntamente com os módulos de comunicação – todo o conjunto consegue se coordenar para que a bateria possa alimentar diretamente o motor, independentemente do nível de carga e da idade das células (fonte), é claro, dentro dos limites permitidos pela física. A empresa não precisaria mais projetar o carro em torno de uma arquitetura específica (400 V, 800 V etc.), pois isso seria determinado pelo software presente na bateria.

Os sistemas de controle localizados na carcaça do pacote fariam com que as conversores de frequência deixassem de desempenhar uma das funções essenciais em instalações de carros elétricos. A bateria enviaria energia para os principais consumidores “por conta própria”, já que os microconversores podem fornecer na saída corrente contínua (CC) ou alternada (CA). O mesmo vale para dispositivos externos (V2L) ou para o fluxo de energia na direção oposta, ou seja, o carregamento. Os microconversores receberiam a corrente alternada e a transformariam em corrente contínua para alimentar as células, sem a necessidade de carregadores AC-DC internos.

A Stellantis tem uma ideia semelhante para se livrar dos conversores caros: cada módulo da bateria teria seu próprio sistema de controle (microconversor), permitindo que os motores fossem conectados diretamente à conexão da bateria

Mas isso não é tudo: como a célula Li-ion passaria de um simples cilindro metálico para um cilindro com interface de comunicação, cada célula poderia ter idade e composição química diferentes. A eletrônica se encarregaria de garantir que a corrente de saída atendesse a parâmetros específicos. E se a célula sofrer degradação e não conseguir se manter dentro das faixas determinadas, ela seria desconectada permanentemente. Para o motorista, a mudança seria imperceptível, pois estamos falando da remoção de um dos centenas ou milhares de componentes do sistema.

E como é hoje?

Hoje a situação é completamente diferente: até mesmo uma única célula que não está em conformidade com as demais pode fazer com que toda a bateria funcione apenas nos parâmetros que são seguros para ela. Uma grande variação de tensões faz com que o acumulador carregue apenas até 80% dos níveis de fábrica [pois algumas células atingem então tensões perigosamente altas] e descarregue até 40% [pois outras células atingem então tensões perigosamente baixas]. Ou seja, dos 100% iniciais de capacidade, o usuário fica com apenas 40% disponíveis na prática.

Vamos acrescentar que a mistura de células com diferentes composições químicas não é uma ideia nova; a chinesa CATL já dispõe de tais pacotes (CATL Freevoy, ilustração abaixo). No entanto, eles são projetados com grande cuidado, possuindo diferentes estratégias de funcionamento para cada tipo de composição química. Na concepção da Mercedes, o BMS principal nem precisaria saber exatamente o que está gerenciando, pois o gerenciamento detalhado seria feito por um microcontrolador no nível de uma célula ou de várias células.

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