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Jun 03, 2023

Quais prioridades estão moldando o desenvolvimento de baterias?

James Eaton explora as muitas considerações que vêm ao projetar um

James Eaton explora as muitas considerações que envolvem o design da bateria de um veículo elétrico

Atualmente, os custos de desenvolvimento de veículos elétricos (EV) são incrivelmente altos, impulsionados principalmente pela bateria, e equilibrar o apelo e o custo do modelo é um desafio até mesmo para as montadoras estabelecidas. Desnecessário dizer que isso é ainda mais difícil para muitos pequenos fabricantes e fabricantes de veículos de nicho, que podem ser facilmente cotados em até £ 30 milhões (US$ 37 milhões) apenas no design da bateria. Embora haja uma clara necessidade de soluções de desenvolvimento de produtos simplificadas e com melhor custo-benefício, ainda há poucas por aí. Quando se deparam com o projeto de uma bateria, muitos ainda não sabem por onde começar ou o que priorizar.

A densidade de energia é uma métrica chave para muitos e uma prioridade óbvia para os fabricantes. Uma bateria que não é densa em energia pode levar a um veículo pesado, grande e difícil de dirigir - não é uma venda forte para os consumidores. No entanto, o que muitas vezes é esquecido é que o aumento da tensão pode ajudar a aumentar a densidade de energia. Muitos abordam a produção de baterias com uma ideia arraigada de que 400v é o limite para EVs. Como a tensão EV pode aumentar até 800 ou 900 volts, estabelecer uma tensão de 400 limita desnecessariamente o potencial do veículo. EVs com tensão mais alta podem produzir a mesma potência com uma corrente mais baixa, o que significa que os cabos, barramentos e outros componentes podem ser menores e, como resultado, o pacote se torna mais leve.

No entanto, quando se trata de projetar uma bateria, quase todas as variáveis ​​dependem de outras e envolvem algum tipo de compensação. A tensão não está isenta disso. Em geral, à medida que a tensão aumenta, os inversores e outros componentes aumentam de tamanho devido ao isolamento da tensão e, portanto, o trem de força geral pode se tornar maior.

Essa necessidade de fazer compensações ponderadas se estende a outros fatores considerados ao projetar uma bateria, e é importante entender que algumas combinações de parâmetros nem sempre são possíveis. A capacidade de considerar o design e entender verdadeiramente o que é importante para o seu veículo e atraente para o consumidor é fundamental. Muitas vezes, pensa-se que um tempo de carga baixo é incrivelmente desejável em um EV e, embora esse seja o caso, o carregamento mais rápido pode causar um aumento na degradação da bateria e pode reduzir o alcance do veículo mais rapidamente com o tempo. Existem maneiras inteligentes de alcançar um bom equilíbrio, como projetar sistemas de gerenciamento térmico de maior potência que permitirão uma diminuição no tempo de carga, mas isso pode fazer com que outros sistemas de veículos fiquem maiores e mais caros.

Quando se trata de projetar uma bateria, quase todas as variáveis ​​dependem de outras

Embora as compensações sejam inevitáveis ​​na maioria das áreas, a segurança é uma área em que não há concessões. Em geral, a maioria das células e módulos de bateria devem atender UN38.3, mas alguns regulamentos, como o UN ECE Regulation 100, podem não parecer imediatamente necessários e, como resultado, fabricantes menores podem evitá-los. Embora inicialmente evitáveis ​​em um volume muito baixo, os regulamentos de segurança podem ser evitados em favor de um desenvolvimento mais rápido e barato, principalmente por pequenos OEMs que estão sob várias pressões. No entanto, é essencial construir uma bateria que seja o mais segura possível. Além dos riscos óbvios de produzir um EV que não foi verificado quanto à segurança, é importante considerar que eles são padrão na produção em massa, portanto, qualquer nível de escala exigirá esses testes. Ao evitar testes de segurança, muitos fabricantes menores estão criando problemas maiores para o futuro quando o veículo for redesenhado com esses regulamentos em mente.

Os próximos anos testemunharão grandes mudanças no setor automotivo. Com níveis sem precedentes de interesse do consumidor em EVs, o mercado está definido para crescer rapidamente. Não é nenhuma surpresa que esse crescimento tenha atraído todos os tipos de OEMs, e mais tempo e esforço estão sendo colocados no mercado de EV do que nunca. Para ter sucesso, os fabricantes precisam desenvolver um produto que seja competitivo no lançamento e que permaneça competitivo nos próximos anos. Ser inteligente e econômico, bem como entender as necessidades da bateria, é mais importante do que nunca.