Um novo sistema de gerenciamento de bateria pode aumentar o alcance do EV em 20%

Jonathan M. Gitlin - 4 de janeiro de 2023 15h30 UTC

Um dos desenvolvimentos mais emocionantes dos veículos elétricos nos últimos anos foi o desenvolvimento de células de fosfato de ferro-lítio como uma alternativa às químicas de íons de lítio mais tradicionais que usam minerais como níquel, manganês e cobalto. Agora, um novo sistema de gerenciamento de bateria, ou BMS, pode significar previsões de alcance muito mais precisas para EVs com essas baterias.

As baterias LiFePO4, ou LFP, eram principalmente domínio dos fabricantes chineses de veículos elétricos até o ano passado, graças a uma série de licenças de patentes exclusivas assinadas com os pesquisadores americanos e canadenses que primeiro desenvolveram a tecnologia. Mas essas patentes estão expirando e as montadoras não chinesas estão começando a adotar baterias LFP.

As células LFP não gostam de clima muito frio mais do que uma célula NMC equivalente ou de alumínio de níquel-cobalto, e também armazenam menos energia. Mas essa última parte pode, de fato, ser uma vantagem para essa química - não há perigo de que um pacote LFP entre em combustão ou exploda em um acidente, portanto, há muito menos necessidade de cercar o pacote com um escudo protetor pesado.

Isso, por sua vez, significa que, embora as células sejam menos densas em energia, a densidade de energia no nível do pacote na verdade aumenta porque mais volume é entregue às células da bateria em vez das estruturas de colisão. As baterias LFP também têm vida útil mais longa do que as baterias NMC ou NCA. As células LFP eram cerca de 20% mais baratas por kWh do que as células NMC em 2022.

Não é de admirar, então, que a Tesla tenha mudado para células LFP para muitos carros em 2021 e que a Ford esteja adicionando células LFP ao Mustang Mach-E este ano e à picape F-150 Lightning em 2024.

Para obter todos os benefícios da química da bateria LFP, a Texas Instruments desenvolveu um novo BMS (tanto para as baterias quanto para as células) que é muito mais sensível do que os sistemas existentes. "Em nossa geração anterior, conseguimos reduzir para 3,5 milivolts, e isso é o que há de mais moderno. Agora, nesta geração mais recente, somos cerca de três vezes e meia melhores - 1 milivolt", explicou Sam Wong, que trabalha em BMSes na TI.

Isso é necessário devido à curva de descarga muito plana das células LFP. "Começará com 4 volts, diminuirá e permanecerá muito estável", explicou Mark Ng, gerente de marketing para powertrains EV da TI. "Quando você está com 70 por cento de carga a 30 por cento de carga, nessa região [a curva de descarga] permanece plana, e é aí que você precisa dessa precisão de 1 milivolt. Porque se eu não for preciso, não tenho ideia se eu Estou com 70% de carga ou 40% de carga", Ng me disse.

Essa imprecisão pode chegar a 63 milhas (100 km) para um EV de 300 milhas (483 km) em comparação com um BMS com precisão de apenas 10 mV. Os BMSes mais precisos também beneficiam as químicas NMC ou NCA, embora em um grau muito menor - há uma melhoria na margem de erro de cerca de seis milhas para um EV de 300 milhas para cerca de meia milha.

Há também um benefício de segurança funcional para os novos BMSes, que atendem ao mais rígido padrão de segurança automotiva ASIL-D. "Com este dispositivo, podemos medir a voltagem duas vezes usando a redundância dentro do chip para dizer ao sistema que há algo errado se ele não concordar um com o outro. É quase como um sistema de votação - 'Estou dizendo esta bateria é de 4 volts e o outro lado está dizendo 3 volts "- algo deve estar errado com [a bateria]", explicou Ng.

Além disso, os novos BMSes são capazes de lidar com pacotes de 400 V e 800 V e podem ser especificados sem fio - algo que a General Motors já adotou para sua família de pacotes Ultium usando uma iteração anterior da tecnologia da TI - o que reduz a necessidade de cobre fiação nas embalagens, o que, por sua vez, reduz o custo e o peso.