Nesta última parte do tema falaremos das proteções mecânicas, relacionadas a temperatura e impactos ou violações da carcaça do sistema de baterias em condições extremas
Texto: Valério M. Marochi
Anteriormente tratamos das células que compõe um sistema de baterias de tração veicular ou RESS, bem como a importância do sistema de gerenciamento, conhecido como BMS, e seus sistemas auxiliares, responsáveis por garantir a segurança do RESS do ponto de vista do controle de energia. Nesta última parte do tema falaremos das proteções mecânicas, relacionadas a temperatura e impactos ou violações da carcaça do sistema de baterias em condições extremas.
Pérola na concha
Uma vez que o pack de baterias para uma determinada aplicação veicular já foi montado e testado, e os sistemas de gerenciamento e controle implementados, a preocupação do fabricante é encapsular o RESS de maneira a garantir a máxima proteção de todos os dispositivos nele contidos. O desenvolvimento da carcaça deve levar em consideração diversas condições de estresse, como exposição a altas temperaturas, choques térmicos, vibração, umidade, contaminação por poeira, inundação e impactos.
A fim de garantir a resistência a todas estas condições o projeto da carcaça deve ser resistente e estanque, utilizando-se materiais que garantam vedação e proteção mecânica, como ligas de alumínio e aço e polímeros diversos. A localização do RESS no carro também é relevante pois, mesmo uma carcaça resistente, pode sofrer o rompimento numa colisão dependendo do nível de exposição ao impacto. Se observarmos, a maioria dos RESS dos carros elétricos atualmente comercializados estão localizados sob o assoalho, sob o banco dos passageiros traseiros ou no porta-malas. Estas são escolhas óbvias do ponto de vista da distribuição de massas do veículo, melhorando a estabilidade, mas também da segurança em caso de acidentes. Mesmo os arranjos que ocupam o assoalho do veículo (Tesla Model S, Nissan Leaf, Renault Zoe e Chevrolet Bolt, por exemplo), possuem barras de proteção reforçadas nas laterais e sua fixação no chassi ou monobloco prevê segurança em colisões frontais e laterais, absorvendo o impacto e evitando a deformação e rompimento da estrutura.
Tão importantes quanto
Além de impactos mecânicos a penetração de partículas sólidas e líquidos também é levada em consideração, motivo pelo qual a maioria dos RESS possuem nível de proteção IP68 (o maior nível contra penetração de sólidos e líquidos). Ou seja, na poeira, na chuva na lama ou mesmo imersa a carcaça deve ser estanque. Além disso, em caso de aumento ou queda extrema da temperatura, sistemas de controle térmico (gerenciados pelo BMS) entram em funcionamento para garantir que as células não ultrapassem os limites de temperatura seguros (algo entre -10 e 70 °C). Tanto a proteção contra impactos quanto o controle da temperatura são críticos, pois se as células superaquecerem ou sua estrutura física for danificada podem entram em avalanche térmica, um aumento brusco de temperatura por deterioração eletroquímica que causa incêndios e explosões. Isso seria equivalente a expor um tanque de combustível a uma fonte de calor durante o uso do veículo ou após um acidente.
Segurança a toda prova
Apesar de toda a complexidade de um RESS e riscos envolvidos, ao longo da evolução dos veículos elétricos muitas lições foram aprendidas, tanto em relação às necessidades de uma aplicação veicular durante a operação normal, quanto às situações adversas e as proteções e contingências necessárias a fim de garantir a segurança dos ocupantes. Muito mais do que uma simples bateria, o RESS é a fonte de energia de um carro elétrico mas também um dos principais dispositivos de segurança presentes no sistema de propulsão.
