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informação técnico‑comercial
novos modelos de negócios para eMobility impossíveis sem espetroscopia de impedância
Andreas Mangler
Diretor de Marketing Estratégico e Comunicações, RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH Olfa Kanoun Diretora de Tecnologia de Sensores e Medição, Chemnitz University of Technology Thomas Günther Chefe de Grupo da Espetroscopia de Impedância, Cadeira Universitária de Tecnologia de Sensores e Medição (TSM), Chemnitz University of Technology
A bateria é um elemento chave no caminho para a eletromobilidade. Dentro deste contexto, são decisivos aspetos centrais como autonomia, tempo de carregamento e vida útil da bateria garantida. É crucial uma informação precisa acerca da condição da bateria. As bases para isto foram estabelecidas por um novo procedimento desenvolvido pela cadeira universitária de Tecnologia de Sensores e Medição da Chemnitz University of Technology em cooperação com a RUTRONIK, parceira de investigação. Tal permite a utilização de espetroscopia de impedância em sistemas integrados.
Figura 1. O demonstrador da cadeira universitária de Tecnologia de Sensores e Medição da Chemnitz University of Technology com estimulação da corrente modular e processamento de sinal analógico com base no quadro de avaliação STM32F4.
condução. Para além disto, existe o gerador start-stop que, enquanto componente central de veículos híbridos, permite a recuperação da energia de travagem, deslocando-se sem emissões.
ESTADO DE SAÚDE DAS BATERIAS Foi tomada pelos OEMs a decisão favorável de um sistema elétrico a 48 V para concretização gradual da eletromobilidade. Desta forma, estes encontram-se a depositar a sua confiança num sistema elétrico híbrido de 12 e 48 V. No que diz respeito à integração do sistema elétrico subsidiário de 48 V, os itens mais apropriados para iniciar são os conjuntos com alto consumo de energia como o para-brisas, o vidro traseiro, os sistemas de aquecimento de banco e os aquecedores auxiliares PTC, sendo que o sistema elétrico 48 V também assume cargas dinâmicas. Para além de vários compressores, é principalmente o e-boost que fornece um automóvel híbrido com um disco praticamente livre de perdas com uma curva de rotação lenta típica de um motor de combustão a gasóleo e a correspondente experiência de www.oelectricista.pt o electricista 63
O SoH (State of Health) detalha a capacidade total da bateria e a capacidade útil remanescente para a aplicação pretendida. Uma bateria de 100 Ah com um SoH de 80%, por exemplo, tem uma capacidade máxima de 80 Ah. É bastante difícil determinar ou mesmo prever o quão rápido uma bateria ou as células individuais de um conjunto de baterias irão envelhecer.
PROCEDIMENTOS COMPLEXOS OFERECEM PREVISÕES POUCO FIÁVEIS Antes da instalação de uma bateria, os testes laboratoriais atuais, semelhantes aos utilizados nos motores, envolvem a realização de inúmeras medições de vários parâmetros, por exemplo pontos de temperatura, estados
de carga e perfis de carga. As informações obtidas desta forma são armazenadas como caraterísticas no sistema da bateria e fornecem a base para que se possa estimar o estado e proteger as áreas operacionais selecionadas. Neste caso, assume-se que o desempenho da bateria é o mesmo na utilização real e durante o teste. A bateria é um sistema complexo e multidimensional com padrões de comportamento individuais, resultando em inúmeros efeitos recíprocos. Para obter informação mais fiável acerca do estado da bateria, esta deve ser diagnosticada no decurso de uma operação. Ou seja, é necessário um método para investigar diretamente o estado atual da bateria e fornecer, assim, uma alternativa à informação recolhida nas instalações de teste. O método ideal para tal é a espetroscopia de impedância. A bateria é adicionalmente estimulada com níveis variáveis de corrente e calculada conforme a impedância, juntamente com a tensão resultante. Isto permite a medição e avaliação de processos internos da bateria não invasivos, tais como transferência de carga, degradação de elétrodos e difusão. Desta forma, é possível chegar a conclusões acerca do estado da bateria analisada com base em medições.
ESPETROSCOPIA DE IMPEDÂNCIA PARA SISTEMAS INCORPORADOS Para melhorar significativamente a utilização da bateria, a cadeira universitária de Tecnologia de Sensores e Medição da Chemnitz University of Technology desenvolveu um procedimento baseado na espetroscopia de impedância que permite um diagnóstico constante e preciso de uma bateria totalmente operacional em apenas alguns minutos. A medição e análise ocorrem em tempo real dentro da aplicação. Assim, as informações acerca do estado da bateria são provenientes diretamente das informações captadas na