Que tipo de sistema de resfriamento as baterias EV usam e como funciona?

Você já entrou em uma estação de carregamento rápido em uma manhã gelada sem notificar seu VE primeiro e descobriu que ele carrega mais lentamente? Acontece que se você definir o mesmo carregador como destino na navegação do carro, muitos EVs usarão o tempo que leva para dirigir até lá para preparar a bateria. É algo que o manual da Tesla diz aos proprietários para fazerem 30 a 45 minutos antes de chegar, enquanto a Porsche chega a alertar que, sem isso, a potência de carregamento de um veículo pode ser menor.

Esta rotina de aquecimento faz parte do sistema de gerenciamento térmico da bateria EV na maioria dos carros modernos. Ao lado dele geralmente há um circuito de resfriamento, que utiliza líquido refrigerante bombeado por meio de tubos ou placas de metal pressionadas contra a bateria, coletando calor e transportando-o para um radiador ou para o sistema de ar condicionado do carro.

Empresa de gerenciamento de frota Guia geográfica rastrearam mais de 22.700 EVs para um estudo e descobriram que, em média, as baterias perdiam 2,3% de sua saúde a cada ano. Os carros em climas quentes perderam cerca de 0,4 pontos percentuais a mais por ano do que aqueles em climas amenos, enquanto os carros que usavam frequentemente carregadores rápidos acima de 100 kW perderam 3% ao ano, contra 1,5% daqueles que raramente o faziam.

À taxa média, uma bateria ainda estaria em cerca de 77% após uma década, em linha com pesquisas que sugerem que as baterias de veículos elétricos podem durar muito mais tempo do que os especialistas previram inicialmente. Durante o carregamento rápido, onde 300 amperes ou mais podem ser transmitidos através da bateria, muito calor residual é gerado e precisa ser removido. Em 2021, uma resenha na revista Energias descobriram que uma diferença de temperatura superior a 5 graus Celsius em uma célula pode acelerar o envelhecimento em 25%, o que significa que um bom sistema de resfriamento deve manter todo o pacote equilibrado e regulado.

Em uma bateria fria, a resistência interna aumenta e o carregamento rápido pode causar revestimento de lítio, um acúmulo de lítio metálico nos eletrodos da célula que pode piorar à medida que a temperatura cai. Recorrenteque estudou mais de 30.000 VEs nos EUA, descobriu que as baterias atingiram em média 78% de sua faixa ideal em temperaturas congelantes e cerca de 70% a -7 graus Celsius. O aquecimento da cabine é responsável por cerca de dois terços da energia extra que um VE utiliza no frio.

O Nissan Leaf original, de 2010, usava refrigeração passiva a ar para seu pacote de 24 kWh, enquanto Tesla, GM e Ford usavam sistemas líquidos. Os proprietários do Leaf em Phoenix testaram 12 carros dos anos modelo 2011 e 2012 e encontraram perdas de autonomia, que a Nissan disse ter afetado menos de 0,3 por cento dos modelos dos EUA, conforme observado por Revisão de tecnologia do MIT em 2012. A terceira geração do Leaf Nissan, lançada em 2025, finalmente mudou para uma bateria de 75 kWh com refrigeração líquida. A vantagem do resfriamento líquido é que ele precisa de duas a três vezes menos energia que o ar para manter uma embalagem na mesma temperatura, de acordo com Energiase a maioria dos EVs agora o utiliza como resultado.

Os engenheiros por trás do i3 da BMW decidiram ignorar totalmente o circuito de refrigeração e, em vez disso, optaram por levar o refrigerante do AC diretamente para a bateria. A montadora britânica McLaren deu um passo além com seu Speedtail, submergindo todas as suas células em um óleo eletricamente isolado, um passo que considerou inédito em um carro de estrada de produção. Simulações citadas no Energias A revisão descobriu que o resfriamento por imersão como esse pode mover o calor até três vezes melhor do que as placas de resfriamento.

O circuito de refrigeração da bateria geralmente estará conectado a um radiador para cargas leves e, por meio de um trocador de calor, ao ar condicionado do carro para métodos mais pesados, como carregamento rápido.

Tomemos como exemplo o sistema de gerenciamento térmico da Nissan: ele alterna entre os dois modos e direciona o calor do carregador para a bateria durante o carregamento doméstico, um recurso que o modelo Leaf mais recente usa para aquecê-la. O Modelo Y da Tesla, por sua vez, usa uma válvula apelidada de “Octovalve” para mover o líquido refrigerante entre os motores, bateria e componentes eletrônicos, como Jalopnik encontrado após uma desmontagem de engenharia. A Tesla também está explorando uma patente sobre o funcionamento ineficiente do motor propositalmente, para que o calor residual possa aquecer a bateria.

A General Motors afirma que sua bomba de calor Ultium coleta o calor residual da bateria, da eletrônica de potência e até do corpo dos passageiros para aquecer a cabine, o que acrescenta cerca de 10% a mais de autonomia. A China introduziu recentemente novas regras que exigem que os novos VEs demonstrem que as suas baterias não pegam fogo ou explodem quando uma célula entra em fuga térmica. Esse requisito, no entanto, depende do resfriamento e do isolamento da embalagem, impedindo que o calor se espalhe para outras células.