Segurança de Veículos Elétricos Depende de Gestão Avançada de Bateria

A rápida expansão de e-scooters e outros veículos elétricos (VEs) de baixa velocidade está remodelando a mobilidade urbana, mas também exige sistemas de gestão de bateria mais sofisticados para manter pilotos seguros e veículos confiáveis.

O Crescimento do Segmento de Baixa e Média Velocidade

Embora VEs de alta velocidade como carros, caminhões e SUVs dominem as manchetes, o segmento de baixa e média velocidade — e-motocicletas, e-scooters, skates elétricos e ATVs — está experimentando um boom impulsionado por pacotes de bateria mais duradouros e leves. Segundo relatório recente da Global Market Insights, o mercado de e-motocicletas e e-scooters foi avaliado em US$ 30 bilhões em 2019 e deve crescer a uma taxa composta anual superior a 4% para atingir US$ 40 bilhões até 2026.

O Ciclo do LiFe

Historicamente, a química chumbo-ácido (PbA) alimentava muitos pequenos e-veículos e e-bikes. No entanto, a busca por químicas de bateria mais leves, ecológicas e seguras acelerou a transição para soluções baseadas em lítio — íon-lítio e LiFePO₄ — particularmente em veículos elétricos leves (LEVs). Estas químicas oferecem maior densidade de energia, peso reduzido e segurança aprimorada, resultando em e-bikes e scooters mais ágeis e responsivos.

Vendas de e-scooters estão em alta.

Na China, o padrão GB 17761-2018 foi oficialmente adotado em abril de 2019 para cobrir segurança abrangente de bicicletas, incluindo componentes eletrônicos. Índia e outros mercados estão desenvolvendo padrões análogos que estabelecem limites para registro de e-bikes — limitando velocidade a 25 km/h, exigindo baterias de lítio e requerendo pedais — para aumentar a segurança do piloto.

Ao olharmos para um futuro com carros voadores e hoverboards, baterias baseadas em lítio definirão o padrão da indústria. Garantir sua operação segura é, portanto, essencial, e o monitoramento robusto de bateria é o principal facilitador.

Monitoramento com Propósito

Uma solução de monitoramento de bateria que fornece dados em tempo real sobre tensão de célula, corrente e temperatura oferece a confiança necessária para projetar pacotes mais seguros e de maior capacidade. A detecção precisa permite que o sistema acione ações de proteção — como desabilitar carga ou descarga — antes que os parâmetros excedam limites seguros.

Temperatura: Fator Crítico

Em temperaturas abaixo de 5 °C, baterias baseadas em Li perdem desempenho e podem ser impedidas de operar ou carregar. Acima de 45 °C, a carga é reduzida para evitar superaquecimento, e a descarga é restringida conforme a temperatura sobe. Estes limites ajudam a prevenir fuga térmica — condição que pode causar inchaço ou até explosão da bateria.

Por exemplo, os monitores BQ76942 e BQ76952 da Texas Instruments monitoram temperaturas internas do die e leituras de termistores externos. Seus recursos integrados de proteção térmica desligam automaticamente carga ou descarga quando extremos são detectados.

E-bike alimentada por bateria baseada em lítio.

Além da temperatura, o monitoramento de tensão e corrente permite controle fino da saúde da bateria. Se a tensão de circuito aberto de uma célula excede sua tensão de carga nominal, o monitor sinaliza sobretensão e interrompe carregamento adicional, dissipando energia excedente como calor. Similarmente, condições de sobrecorrente acionam FETs de chaveamento protetores para salvaguardar o pacote.

Combinando dados precisos de tensão, corrente e temperatura, projetistas obtêm os insights necessários para otimizar eficiência energética, estender vida útil em ciclos e garantir a segurança do piloto.

Perspectiva Futura

Escolher uma solução de monitoramento de bateria que priorize segurança e longevidade deve ser prática padrão de projeto para todos os fabricantes de e-bikes. Monitoramento avançado, aliado a processos de produção refinados, não apenas aumentará a segurança mas também ampliará os benefícios ambientais do transporte elétrico.

Podemos não precisar de estradas à medida que avançamos, mas certamente precisaremos de baterias que sejam seguras, confiáveis e eficientes.

Recursos Adicionais:

• Monitores de bateria de última geração: como melhorar segurança da bateria enquanto melhora precisão e estende tempo de execução
• Melhorando precisão de medição de temperatura em sistemas de monitoramento de bateria
• Melhorando precisão de medição de tensão em sistemas de monitoramento de bateria
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– Vikram Sundaram, Engenheiro de Marketing de Produto, Texas Instruments.

>> Este artigo foi originalmente publicado em nosso site irmão, EE Times.

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