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Por que os veículos elétricos ainda precisam de baterias de chumbo-ácido de 12 V? Bem, na verdade eles não precisam!

O avanço contínuo da tecnologia de baterias de íons de lítio deu aos carros elétricos maior autonomia, maior torque e mais potência do que nunca. No entanto, a maioria dos VEs (Veículos Elétricos) na estrada hoje ainda carrega uma bateria de chumbo-ácido de 12 V para prover energia em modo standby. Mas por quê?

baterias de chumbo-ácido

O legado das baterias de chumbo-ácido

Baratas e confiáveis, as baterias de chumbo-ácido existem há mais de 100 anos, inclusive sendo usadas nas primeiras versões de veículos elétricos na década de 1890. Ela oferece alta corrente (500A de pico em condições de frio por até 5 segundos) necessária para dar partida em um motor de combustão interna, e todo o subsistema elétrico de um veículo à combustão foi projetado para ser alimentado pela bateria de 12 V quando o motor é desligado.

baterias de chumbo-ácido

Como a indústria automobilística começou a eletrificação no final da década de 1990 com veículos elétricos híbridos ou híbridos plug-in, uma bateria de chumbo-ácido ainda é necessária porque ainda há um motor a gasolina para ser iniciado.

E os carros sem motor à combustão?

baterias de chumbo-ácido

Mesmo sem a necessidade de a corrente de saída de pico de 500 A para dar partida em um motor a combustão, a maioria dos veículos totalmente elétricos mantém o uso dessa bateria pesada para fornecer energia de 12 V a todos os subsistemas elétricos quando o motor não está funcionando. A ideia de eliminar a bateria de 12 V em um carro totalmente elétrico pode parecer simples, mais algumas questões precisam ser abordadas antes que isso aconteça:

Custo: as baterias de chumbo-ácido são baratas. Na maioria dos casos, custa mais caro usar um sistema de conversão DC-DC para transformar 400 V (da bateria Li-ION) em 12 V para todas as luzes, bombas, janelas, direção hidráulica e sistemas de infoentretenimento/navegação.

Complexidade: Redesenhar qualquer coisa em um carro é um trabalho complicado, pois só a qualificação automotiva pode levar anos para ser concluída. As baterias de chumbo-ácido oferecem durabilidade comprovada e uma vida útil relativamente longa. Projetar um carro elétrico para operar sistemas de baixa tensão com uma bateria de 12 V simplifica a engenharia.

Segurança: A maioria dos sistemas de baixa tensão acima mencionados estão muito próximos dos passageiros. A ideia de eles consumirem energia diretamente de uma bateria de 400 V ou 800 V pode ser assustadora. As baterias de chumbo-ácido permitem que a tensão mais alta seja isolada desconectando a bateria principal dos sistemas críticos. Alta tensão dentro do compartimento de passageiros exigiria muitas camadas de proteção de segurança. É por isso que, em vez de eliminar completamente a bateria de 12 V, alguns projetos recentes de VEs optaram por substituir a bateria de chumbo-ácido por uma bateria de lítio muito menor e mais leve com menor corrente de saída disponível.

Então, o que é preciso para eliminar a bateria de 12 V?

Para eliminar completamente a bateria de 12 V, é necessária uma fonte de alimentação robusta que possa extrair energia com segurança das baterias de alta tensão. Ele precisa ter uma ampla faixa de tensão de entrada, idealmente de 30 VCC a 1.000 VCC, para cobrir tensões nominais de bateria de 400 V e 800 V, bem como operação de 30 V para aplicações críticas de segurança funcional. Ela precisa ser altamente eficiente para reduzir a temperatura operacional e minimizar a descarga da bateria de tração. Ele também precisa ter uma baixa contagem de componentes, o que economiza espaço e aumenta a confiabilidade.

baterias de chumbo-ácido

A família de CIs controladores flyback com MOSFET SiC de 1700 V integrado, InnoSwitch™3-AQ, com classificação AEC-Q100, da Power Integrations é a solução ideal para essa fonte de alimentação. Os dispositivos usam um link de realimentação FluxLink ™ , fornecendo isolamento reforçado de até 5.000 V RMS para controle do lado secundário. O circuito começará a partir de 30 V sem circuito externo, e os CIs atingem mais de 90% de eficiência enquanto consomem menos de 15 mW sem carga, o que é ideal para reduzir a autodescarga em sistemas de gerenciamento de bateria.

Um novo kit de design de referência, RDK-919Q , já está disponível em power.com. Esta fonte de alimentação compacta de 60 W usa InnoSwitch3-AQ e elimina a necessidade de uma bateria de 12 V em veículos elétricos. Para obter mais informações, baixe o relatório do design de referência RDR-919Q e o datasheet do InnoSwitch3-AQ .

Saiba mais

Este texto foi originalmente publicado em inglês no blog da Power Integrations: link

©Power Integrations, o logotipo Power Integrations, power.com, InnoSwitch, PowiGaN, FluxLink, HiperPFS, ClampZero e InSOP são marcas comerciais ou marcas registradas da Power Integrations, Inc., nos EUA e/ou em outros países.

Em caso de quaisquer dúvidas sobre as placas de avaliação ou itens da Power Integrations, você pode obter  suporte local através da BP&M.

(*) este post foi patrocinado pela Power Integrations.

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