Elevando VEs de alto desempenho:o poder da simulação de bateria

O McMurtry Spéirling PURE VP1, uma versão do cliente do carro Goodwood da startup, que foi desenvolvido usando as ferramentas de simulação de bateria da About:Energy. (Imagem:McMurtry)
Na era eléctrica de hoje, a definição de “alto desempenho” está a ser reescrita, graças aos carros desportivos, supercarros e hipercarros eléctricos que ultrapassam limites que antes eram considerados impossíveis de alcançar. Até mesmo a Fórmula 1, surpreendentemente para muitos, abraçou a eletrificação integrando sistemas elétricos híbridos no auge do automobilismo. Cada tempo de cair o queixo de 0 a 60 mph ou volta recorde é apoiado por um sistema de bateria projetado com precisão. Cada vez mais essa precisão é impulsionada pela tecnologia de simulação.

A simulação no desenvolvimento de baterias emergiu como uma ferramenta revolucionária, equipando os engenheiros com os meios para projetar veículos elétricos de alto desempenho de forma mais rápida, eficiente e com menor custo. Ao combinar software avançado com dados eletroquímicos precisos, os fabricantes de automóveis podem agora desenvolver e otimizar sistemas de baterias num ambiente virtual, reduzindo o risco, ciclos de desenvolvimento mais curtos e veículos que chegam à estrada e à pista mais cedo.

O trabalho que a About:Energy fez com a McMurtry Automotive é um exemplo de como a simulação de bateria pode ser eficaz. É seguro dizer que a equipe experiente surpreendeu um pouco o mundo com seu hipercarro Spéirling, atingindo 0 a 60 mph em apenas 1,4 segundos durante uma corrida recorde no Goodwood Festival of Speed em 2022. Mas, além do desempenho que ganhou as manchetes, o feito mais impressionante pode ser o que aconteceu nos bastidores:usando ferramentas de simulação de bateria de última geração, McMurtry comprimiu um processo de design de bateria de meses de duração em apenas algumas semanas, o que representou uma redução de mais de 70 por cento.
Ferramentas avançadas de modelagem no laboratório About:Energy ajudam os engenheiros a analisar dados de desempenho da bateria. (Imagem:Sobre:Energia)
Os veículos elétricos de alto desempenho, como o Spéirling, têm de enfrentar exigências físicas e cargas mais elevadas do que os veículos elétricos de estrada mais convencionais. Eles devem suportar aceleração extrema, ciclos rápidos de descarga e recarga e altas cargas térmicas contínuas, condições que colocam imenso estresse nas células e sistemas da bateria. Atender a essas demandas exige um maior grau de confiança e precisão na fase de desenvolvimento, e a simulação oferece exatamente isso.

A equipe de engenharia de McMurtry decidiu construir um sistema de bateria que pudesse fornecer potência máxima e, ao mesmo tempo, permanecer dentro dos limites térmicos e elétricos seguros. O objetivo deles era sincronizar a temperatura e o estado de carga (SoC) para que ambos se aproximassem dos limites operacionais ao mesmo tempo. Alcançar esse delicado equilíbrio significou simular o comportamento térmico e elétrico no início do desenvolvimento, o que é importante conseguir antes de se comprometer com protótipos dispendiosos. Com a simulação, eles puderam modelar e refinar o comportamento do sistema sob estresse, permitindo desempenho máximo no caminho certo com tempo de inatividade mínimo.

A escolha da célula é importante

Sobre:Energy trabalha com imagens esquemáticas em suas simulações, como esta de um modelo de bateria. (Imagem:Sobre:Energia)
Uma das bases desse sucesso foi a escolha das células de bateria. McMurtry usou a P50B da Molicel, uma célula de alto desempenho conhecida por sua rara combinação de alta densidade de energia e baixa resistência interna. Em aplicações de alta potência, a resistência interna é um fator crítico, pois determina quanto calor é gerado quando a bateria é pressionada com força. Muitas células de alta capacidade geram muito calor para serem viáveis ​​em um contexto de corrida, mas a baixa resistência do P50B o tornou um candidato ideal neste caso.
Os engenheiros podem programar os modelos de simulação de bateria do About:Energy para otimizar o desempenho. (Imagem:Sobre:Energia)
A simulação permitiu que McMurtry integrasse rapidamente o P50B na arquitetura do carro. Os engenheiros poderiam testar virtualmente os sistemas de refrigeração, a vida útil da bateria e as estratégias de carregamento sem construir um único componente físico. Uma abordagem virtual como essa ajudou a otimizar tanto a bateria quanto todo o sistema de gerenciamento de energia do veículo.

Uma simulação é tão boa quanto os dados que a informam, portanto a precisão é essencial para o seu sucesso. É por isso que modelos de baterias de alta fidelidade, desenvolvidos a partir de desmontagens eletroquímicas detalhadas e testes extensivos no mundo real, são tão valiosos. Esses modelos permitem previsões precisas do desempenho da bateria sob uma ampla variedade de condições operacionais, incluindo cenários extremos de “uso e abuso”, típicos de corridas e outros ambientes de alto estresse.

A equipe de McMurtry integrou esses modelos avançados em seu fluxo de trabalho, executando simulações térmicas, de ciclo de vida e de desempenho detalhadas. A precisão foi tão alta que os resultados puderam ser comparados diretamente com dados de pista do mundo real. Esse ciclo de feedback estreito permitiu o refinamento rápido e baseado em dados dos designs de protótipos, reduzindo o tempo de desenvolvimento e aumentando a confiança no produto final.

Mais simulações em mais lugares

Sobre:Engenheiros de energia realizam testes de ciclo de direção em baterias para simular o desempenho de EV no mundo real. (Imagem:Sobre:Energia)
Embora a simulação seja uma ferramenta poderosa para desbloquear valor no desenvolvimento de baterias, ela continua subutilizada em grande parte da indústria. Empresas como a McMurtry, com uma longa história no automobilismo, conseguiram aproveitar essas ferramentas avançadas graças à sua profunda experiência interna. Sobre:A energia está ajudando a mudar isso. Ao reduzir as barreiras à entrada e simplificar o acesso a modelos de alta fidelidade, as empresas que trabalham nos setores automóvel, da aviação, dos drones e do espaço podem agora trazer a simulação para o seu processo de desenvolvimento muito mais cedo, nivelando o campo de atuação e acelerando a inovação.

Essa mudança é importante. A capacidade de explorar um espaço de projeto mais amplo em um ambiente virtual está transformando a forma como os engenheiros trabalham. Ele permite que as equipes testem novos conceitos, materiais e química celular sem se comprometerem com protótipos físicos. Isto representa um factor de mudança para empresas mais pequenas e ágeis como a McMurtry, que muitas vezes operam com orçamentos apertados e restrições de tempo. Os testes virtuais lhes dão a capacidade de avançar mais rapidamente, reduzir riscos e competir com fabricantes muito maiores.

O impacto vai muito além da pista de corrida. A simulação de bateria está ajudando as equipes a tomar decisões mais inteligentes sobre carregamento rápido, gerenciamento térmico e segurança do sistema. Suporta uma integração mais rápida de novos formatos de células e produtos químicos, o que é fundamental num campo onde os ciclos de inovação estão apenas a acelerar.

O que antes era uma capacidade especializada está agora a tornar-se uma pedra angular do desenvolvimento de veículos elétricos modernos. A simulação oferece velocidade, precisão e flexibilidade – qualidades essenciais para se manter competitivo na eletrificação avançada.

Para as empresas que lideram o movimento, a simulação é mais do que uma ferramenta. É um facilitador estratégico, transformando ideias ousadas em máquinas de alto desempenho que estão redefinindo o que os veículos elétricos podem alcançar. À medida que a indústria continua a evoluir, a simulação continuará a ser uma força vital, capacitando os engenheiros a ultrapassar os limites da tecnologia de baterias e a aproximar o futuro com mais rapidez.

Kieran O’Regan é cofundador e diretor de crescimento da About:Energy (Londres, Reino Unido). Para mais informações, acesse aqui  .