O Zell-Bypass deve tornar as baterias de carros elétricos mais duráveis.

Um estudo da Chalmers University of Technology analisa pacotes de baterias reconfiguráveis que podem contornar, de forma direcionada, as células mais fracas. Em condições ideais, a vida útil das baterias em determinados veículos de alta tensão poderia aumentar em mais de 20% graças a isso.

Imagem: Chalmers University of Technology | Albert Skegro

Os pacotes de baterias dos veículos elétricos são compostos por inúmeras células interconectadas, que não envelhecem da mesma maneira. Por isso, em arquiteturas convencionais, uma célula particularmente fraca pode limitar a capacidade útil e a vida útil de todo o pacote.

É exatamente aqui que começa o novo estudo de pesquisadores da Chalmers University of Technology, em Gotemburgo. Foram analisados os chamados pacotes de baterias reconfiguráveis, nos quais interruptores e sistemas de controle podem alterar a conexão entre células individuais ou grupos de células. Dessa forma, é possível contornar as células mais fracas, enquanto a capacidade restante continua sendo utilizada.

No caso mais avançado, em que cada célula pode ser controlada individualmente, a vida útil, segundo os cálculos do modelo, aumenta em mais de 20% em determinados veículos de alta tensão. De acordo com o estudo, o potencial é especialmente grande em caminhões elétricos e carros elétricos de longo alcance, que possuem muitas células conectadas em série.

Pacotes de baterias reconfiguráveis visam contornar células fracas

Os pesquisadores ilustram quão grande pode ser o efeito por meio de um exemplo com uma bateria de 80 kWh e uma quilometragem anual de 12.000 quilômetros. Enquanto um pacote de bateria convencional é substituído após dez anos, o pacote reconfigurável atinge o mesmo grau de envelhecimento no modelo somente após cerca de onze anos, ou seja, aproximadamente 14 meses depois.

Além disso, há um valor residual maior, pois o pacote envelheceu menos. Embora a tecnologia exija eletrônica adicional, o que acarreta custos iniciais mais altos, segundo o estudo a vida útil prolongada e o valor residual maior conseguem compensar esses custos adicionais em condições realistas.

Nos veículos de produção em série, essa tecnologia ainda não está disponível. No entanto, já foi testada em protótipos de pesquisa e industriais. Na prática, é mais provável que se trabalhe com grupos de células do que com um controle individual de cada célula. A vida útil 20% maior representa, portanto, um limite teórico máximo.

Além da vida útil, os pesquisadores também veem vantagens na produção. Atualmente, é necessário testar cuidadosamente células com propriedades o mais semelhantes possível e combiná-las entre si. Pacotes reconfiguráveis poderiam tolerar maiores diferenças entre as células, reduzindo assim o esforço no chamado “Cell Matching”.

A arquitetura também poderia trazer vantagens para aplicativos do Second Life. Os pacotes de baterias poderiam ser utilizados por mais tempo no veículo e, posteriormente, reutilizados de forma mais eficaz do que armazenamentos fixos, já que as células individuais mais fracas não precisam necessariamente fazer com que todo o pacote pare de funcionar.

A universidade sueca já está pesquisando várias abordagens para prolongar a vida útil das baterias. Em maio, uma equipe da instituição apresentou uma estratégia de carregamento rápido baseada em inteligência artificial, que adapta o processo de carregamento ao estado da bateria e deve aumentar sua vida útil em cerca de 23% no modelo. Já a arquitetura de bateria reconfigurável, agora estudada, atua diretamente no pacote de baterias e tem como objetivo contornar as células mais fracas de forma direcionada.

O estudo intitulado “System-level assessment of dynamic reconfiguration for lifetime and cost outcomes in electric vehicle battery packs” foi publicado em nature.com. Participaram pesquisadores da Chalmers University of Technology, bem como representantes da PHINIA e da Scania.