Seleção de bateria e conexões de barramento para EVs
Seleção de baterias de lítio EV e soluções de conexão de barramentos
Nos novos veículos energéticos, a bateria de tração desempenha um papel equivalente ao tanque de combustível nos veículos ICE tradicionais – é a fonte de energia primária e a unidade central de armazenamento de todo o trem de força. Um sistema de bateria completo é construído a partir de vários subsistemas, incluindo células, módulos, Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS), gerenciamento térmico, fiação de alta e baixa tensão, isolamento e componentes estruturais, bem como um invólucro de proteção. Juntos, eles permitem o armazenamento de energia, a produção de energia e a segurança no nível do sistema.
Como “reservatório de energia” do veículo, a rota técnica do sistema de bateria molda diretamente os limites de desempenho e o posicionamento do veículo. Hoje, o mercado convergiu claramente para dois produtos químicos dominantes: NCM/NCA e LFP.
1. Visão geral dos tipos de bateria: classificada por material catódico
As tecnologias atuais de baterias EV são comumente categorizadas por seu material catódico:
- Baterias de íon de lítio NCM/NCA
- Baterias LFP (fosfato de ferro e lítio)
- LMO (óxido de lítio manganês)
- LCO (óxido de lítio-cobalto)
- Ni-MH (Níquel-Metal Hidreto) – usado principalmente em veículos híbridos em vez de EVs puros
Entre estes, NCM/NCA e LFP tornaram-se a tendência global, servindo segmentos distintos, como automóveis de passageiros de longa autonomia e plataformas de veículos elétricos comerciais ou com custos otimizados.
2. Por que NCM e LFP se tornaram as duas tecnologias líderes
A competição em baterias EV decorre, em última análise, da química do cátodo.
As baterias NCM/NCA recebem o nome de seus cátodos à base de níquel, cobalto e manganês (ou alumínio), enquanto as baterias LFP utilizam fosfato de ferro-lítio.
Eles se tornaram dominantes porque cada produto químico oferece atributos que se alinham bem com as demandas específicas da aplicação:
- NCM/NCA: O alto teor de níquel permite uma densidade de energia muito alta, o que se traduz diretamente em maior autonomia – um fator essencial para a adoção de veículos elétricos pelos consumidores.
- LFP: Suas fortes ligações covalentes P – O proporcionam excelente estabilidade térmica, ciclo de vida longo e a vantagem de eliminar o cobalto, permitindo uma solução mais segura e econômica.
3. Aprofunde-se nos dois tipos de bateria convencionais
1) Baterias de íon de lítio NCM/NCA
Vantagens
- Excelente desempenho em baixas temperaturas
- Alta densidade de energia para maior autonomia
- Alta eficiência de carga/descarga
Limitações
- Estabilidade mais fraca em altas temperaturas
- Maior custo de material
- Requer gerenciamento térmico mais rigoroso para segurança
Os produtos químicos NCM/NCA são amplamente adotados em VEs de médio a alto padrão com foco na capacidade de longo alcance.
2) Baterias LFP (fosfato de ferro e lítio)
Vantagens
- Excelente estabilidade em altas temperaturas e baixo risco de fuga térmica
- Custo geral mais baixo
- Ciclo de vida longo, adequado para casos de uso frequente de carga/descarga
Limitações
- Menor densidade de energia e maior volume do sistema
- Desempenho moderado em baixas temperaturas com notável redução de alcance no inverno
O LFP oferece maior segurança e melhor relação custo-benefício, tornando-o uma escolha popular para veículos elétricos comerciais e veículos de passageiros de nível básico.
4. Lógica de engenharia por trás da seleção da bateria
A química da bateria é escolhida com base no segmento de veículo pretendido, nas condições de operação e no equilíbrio custo-desempenho:
- Automóveis de passageiros de longo alcance → NCM/NCA
- Veículos comerciais, táxis e modelos utilitários → LFP
- Regiões de clima frio → NCM/NCA ou soluções LFP aprimoradas com gerenciamento térmico
Os principais fatores de decisão incluem densidade de energia, segurança, custo, ciclo de vida, comportamento térmico e adaptabilidade ambiental.
Tecnologias como LCO e LMO são agora marginais em aplicações de energia EV devido às suas inerentes limitações de desempenho. O Ni-MH continua relevante principalmente para híbridos.
5. Arquitetura de bateria e barramentos: o papel dos componentes críticos de conexão
Dentro de uma bateria, existem interconexões elétricas e de sinais em três níveis funcionais:
Conexões de nível de sinal (detecção BMS)
Usado para aquisição de tensão e temperatura em cada célula – essencialmente o “sistema nervoso” da bateria.
Conexões de nível de energia (dentro dos módulos)
Conexões flexíveis entre células projetadas para acomodar expansão e contração mecânica durante carga/descarga.
Conexões de nível de potência (alta tensão dentro da embalagem)
Responsável pela transferência de alta corrente entre os módulos e os principais terminais positivos/negativos. Estes exigem integridade de isolamento e robustez mecânica muito altas.
Cada módulo e cada nó de alta tensão dependem de caminhos de corrente seguros, estáveis e de baixa resistência – é aqui que os barramentos desempenham um papel decisivo.
A RHI fornece soluções de barramento projetadas sob medida para diferentes químicas de baterias e arquiteturas de sistemas:
1)Barramentos de alumínio— Para BMS e amostragem de baixa corrente
- Leve com condutividade adequada para circuitos de sinal
- Excelente conformabilidade para layouts estruturais integrados
- Econômico, contribuindo para a otimização geral do sistema
2)Conectores flexíveis de cobre/alumínio— Para conexões módulo a módulo
- Absorver vibração e expansão térmica
- Baixa resistência com alta capacidade de transporte de corrente
- Ideal para condições operacionais de alta frequência e alta taxa C
3)Barramentos Rígidos— Para circuitos de energia HV (plataformas de 100–800 V)
Disponível com tecnologias de isolamento, como revestimento por imersão, extrusão, sobremoldagem por injeção ou isolamento termorretrátil:
- Capacidade de alta corrente
- O isolamento integrado melhora a segurança e a durabilidade
- As opções de formação 3D suportam espaços de embalagem apertados
- O isolamento externo pode ser projetado para altas temperaturas, rigidez dielétrica e confiabilidade mecânica
Esses barramentos de bateria formam a principal estrutura elétrica do sistema de alta tensão, garantindo uma operação estável e segura sob condições exigentes.
6. RHI: um fornecedor dedicado de sistemas de conexão de baterias EV
Com ampla experiência na fabricação de barramentos de cobre e alumínio e projeto de interconexão de alta tensão, a RHI oferece:
- Design de barramento personalizado
- Suporte para seleção de materiais (cobre vs. alumínio)
- Otimização da segurança elétrica e térmica
- Processos de isolamento de alta confiabilidade
- Integração estrutural e engenharia leve
A RHI oferece soluções de barramento otimizadas em plataformas NCM, NCA e LFP, melhorando a segurança, o desempenho e a competitividade de custos para fabricantes globais de veículos elétricos.
