O que veículos elétricos podem nos dizer sobre a saúde da bateria EV?
3 de fevereiro de 2021Quanto tempo dura a bateria de um carro elétrico? Use a ferramenta de degradação de bateria EV para comparar a degradação média da bateria ao longo do tempo para diferentes marcas de veículos e anos de modelo.
A importância das baterias EV
Se você está pensando em comprar um veículo elétrico (EV), existem alguns fatores importantes a serem considerados. Essas três perguntas provavelmente estão no topo da sua lista:
- Quanto custará o EV?
- Qual é o seu alcance?
- Quanto tempo dura a bateria?
Do ponto de vista do ciclo de vida, o desempenho e a integridade da bateria são realmente a chave para tudo. Como a bateria é o componente mais caro de um EV, o grau de degradação afetará o valor residual do veículo (o que ajuda a responder à pergunta de custo acima) e também terá um impacto direto na faixa máxima utilizável ao longo do tempo.
Quanto tempo dura uma bateria EV?
Você deve ter notado que é difícil obter uma resposta direta às perguntas sobre a vida útil da bateria de um EV. O que você pode encontrar, em vez disso, são garantias de que as baterias estão cobertas pela garantia, caso algo dê errado. Normalmente, a cobertura da bateria é de 8 anos ou 100.000, mas isso varia de acordo com o fabricante e o país.
As garantias são reconfortantes, assim como o fato de que os custos da bateria estão diminuindo significativamente ano após ano. Desde 2010, o preço de uma bateria de íon de lítio média caiu mais de 80% .
A garantia da tecnologia de baterias de uma montadora e a promessa de redução de custos devem inspirar alguma confiança. No entanto, a maioria de nós ficaria mais confortável sabendo com que rapidez se espera que nossas baterias se degradem e como minimizar essa perda.
O que é degradação da bateria EV?
A degradação da bateria é um processo natural que reduz permanentemente a quantidade de energia que uma bateria pode armazenar ou a quantidade de energia que ela pode fornecer. As baterias em EVs geralmente podem fornecer mais energia do que os componentes do trem de força podem suportar. Como resultado, a degradação de energia raramente é observada em EVs e apenas a perda da capacidade da bateria de armazenar energia é importante.
A condição de uma bateria é chamada de estado de integridade (SOH). As baterias começam sua vida com 100% SOH e com o tempo elas se deterioram. Por exemplo, uma bateria de 60 kWh com 90% de SOH atuaria efetivamente como uma bateria de 54 kWh.
Lembre-se de que não é o mesmo que autonomia do veículo (a distância que o veículo pode percorrer nesses kWhs), que irá flutuar diariamente ou viagem a viagem, dependendo de uma série de fatores, incluindo nível de carga, topografia, temperatura, uso auxiliar, hábitos de direção e carga de passageiros ou carga.
Fatores comuns que afetam a integridade da bateria de íon de lítio :
- Tempo
- Temperaturas altas
- Operando em alto e baixo estado de carga
- Alta corrente elétrica
- Uso (ciclos de energia)
Apresentando a bateria EV
A Bateria EV é para avaliar como as baterias estão se segurando e para considerar a importância relativa dos fatores acima na vida útil da bateria EV em condições do mundo real.
Analisamos a saúde da bateria de 6.300 VEs de frotas e consumidores, representando 1,8 milhões de dias de dados. A partir dos dados telemáticos processados, ganhamos insights sobre como as condições do mundo real influenciam a saúde da bateria de veículos elétricos, fornecendo dados de degradação média agregados para 21 modelos de veículos distintos, representando 64 marcas, modelos e anos.
Altos níveis de integridade da bateria sustentada:
Em primeiro lugar, com base em dados de mais de 6.000 veículos elétricos, abrangendo todas as principais marcas e modelos, as baterias apresentam altos níveis de saúde sustentada. Se as taxas de degradação observadas forem mantidas, a grande maioria das baterias irá durar mais que a vida útil do veículo.
Saúde da bateria diminui com o tempo de uso
Como você pode esperar, quanto mais antigo um veículo, maior a probabilidade de sua bateria se deteriorar. No entanto, ao olhar para o declínio médio em todos os veículos, a perda é indiscutivelmente menor, de 2,3% ao ano. Isso significa que se você comprar um EV hoje com alcance de 150 milhas, perder cerca de 17 milhas de alcance acessível após cinco anos provavelmente não afetará suas necessidades diárias.
A degradação da bateria EV é linear?
Enquanto esta ferramenta mostra degradação mais ou menos linear, como regra geral, espera-se que as baterias EV diminuam de forma não linear: uma queda inicial, que então continua a diminuir, mas em um ritmo muito mais moderado. Perto do fim de sua vida útil, a bateria terá uma queda significativa final.
Uma curva de degradação normal deve ser semelhante a esta.
Felizmente para os motoristas, muito poucas baterias que observamos atingiram o fim de sua vida útil para que possamos prever em que ponto isso provavelmente ocorrerá. Continuaremos monitorando para ver quando começa a degradação não linear (também conhecida como “calcanhar”).
Há uma diferença mensurável entre marcas, modelos e anos:
De acordo com nossos dados, parece que as baterias dos veículos respondem de forma diferente ao teste do tempo, dependendo de sua marca e modelo do ano. Por que alguns modelos de veículos parecem, em média, degradar mais rápido do que outros? Dois contribuintes potenciais são a química da bateria e o gerenciamento térmico do pacote de bateria.
Embora os EVs usem baterias de íon de lítio, existem muitas variações diferentes de químicas de íon de lítio (a diferença mais proeminente sendo os materiais usados para os eletrodos). A composição química de uma bateria influenciará como ela responde ao estresse. Além da química celular, as técnicas de controle de temperatura diferem entre os modelos de veículos. A principal diferença é se a bateria é resfriada ou aquecida por ar ou líquido.
Vamos comparar um veículo com sistema de refrigeração líquida a um com sistema passivo de refrigeração a ar: o Tesla Model S 2015 e o Nissan Leaf 2015, respectivamente. O Leaf tem uma taxa de degradação média de 4,2%, enquanto o Model S é de 2,3%. Um bom gerenciamento térmico significa melhor proteção contra degradação.
Estado de carga (SOC) e o efeito tampão
Outra razão antecipada para as diferenças na integridade da bateria entre os fabricantes é como o SOC é controlado. Operar uma bateria quase cheia ou vazia tem implicações na saúde da bateria. Para limitar esse efeito, muitos fabricantes adicionam um buffer, impedindo efetivamente o acesso às extremidades da janela SOC .
Além dos buffers de proteção na extremidade superior e inferior da faixa de bateria, muitos veículos fornecem ao proprietário do EV a opção de interromper o carregamento diário normal em um nível abaixo de 100%.
Você sabia?
A remoção dos extremos não é feita apenas para a integridade da bateria, mas também para a operação segura do veículo. Nos extremos, a bateria não seria capaz de aceitar ou fornecer potência total e a experiência de direção seria afetada. Em essência, uma bateria a 100% não está completamente carregada do ponto de vista da química pura da bateria.
Da mesma forma, 0% não está completamente vazio. Uma vez que o proprietário do veículo não pode acessar essas partes do intervalo da bateria por motivos de segurança e vida útil da bateria, é provável que muitos não tenham conhecimento disso. Graças às atualizações de software over-the-air, é possível que o tamanho do buffer possa mudar com o tempo, conforme descoberto por alguns proprietários quando notaram uma diminuição em seu intervalo máximo. A atualização foi “para proteger a bateria e melhorar a longevidade”.
Além disso, algumas montadoras têm tetos de carga ajustáveis, onde o usuário pode predefinir em que ponto a bateria para de carregar (por exemplo, eles podem dizer ao veículo para parar de carregar em 75% em vez de 100%).
Vamos considerar um exemplo:
O Chevrolet Volt, especialmente nos primeiros anos do modelo, tem buffers de proteção superior e inferior comparativamente grandes (regiões A e D) que mudam dinamicamente com o envelhecimento da bateria. Embora os buffers maiores signifiquem menos energia para dirigir, deve resultar em uma bateria mais duradoura. Dados os maiores buffers SOC, gerenciamento térmico líquido e tamanho do buffer dinâmico (decrescente), taxas de degradação mais lentas do que a média devem ser esperadas no Volt.
