Escolhendo a bateria certa para a construção do seu veículo elétrico

Muitos hackers olharam para sua scooter, bicicleta ou skate e decidiram que seria ainda melhor se tivesse um motor. Começar a eletrificar o transporte pessoal pode ser uma jornada emocionante e produtiva, e que promete ensinar muitas lições sobre engenharia mecânica e eletrônica. Fundamentalmente, a chave para qualquer construção é a bateria, que tem a palavra final em termos de desempenho e autonomia do seu veículo. Para ajudar, preparamos um guia útil sobre como selecionar a bateria certa para suas necessidades.

As baterias vêm em todas as formas e tamanhos, e uma variedade de químicas diferentes, todas com propriedades e aplicações exclusivas. Quando se trata de pequenos veículos elétricos, é desejável ter uma bateria com baixo peso, tamanho compacto, bastante entrega de corrente para aceleração rápida e alta capacidade para longo alcance.

30 anos atrás, as opções eram limitadas a baterias de chumbo-ácido, níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico. Estes eram pesados, com baixa saída de corrente, baixa capacidade e tempos de carregamento incrivelmente lentos. Felizmente, as baterias de polímero de lítio surgiram nesse meio tempo e são mais capazes em todos os aspectos. Oferecendo altas taxas de descarga, carregamento rápido, peso leve e alta capacidade, eles são inegavelmente a melhor escolha para um veículo elétrico de alto desempenho. Eles também são muito populares e, portanto, baratos também!

Existem alguns hangups, no entanto. É importante manter todas as células em um pacote com a mesma voltagem para evitar que as células retrocarreguem umas às outras. Isso pode causar danos ao pacote, ou até mesmo explosões ou incêndio. Manter as tensões da bateria para evitar isso é chamado de "balanceamento". Ele pode ser manuseado de várias maneiras, dependendo do tipo exato de bateria que você está usando, conforme abordaremos mais adiante.

Além disso, as baterias de lítio não gostam de ser descarregadas em excesso. Como regra geral, é uma boa ideia não deixar as baterias caírem abaixo de 3,0 V por célula. A falha em manter isso sob controle pode levar à destruição de um pacote, prejudicando sua capacidade máxima e capacidade de fornecer corrente.

Felizmente, existem maneiras de contornar esses problemas e quais você usa depende da bateria que você escolher para o seu aplicativo.

Uma coisa é dizer que você deve usar uma bateria de polímero de lítio, mas eles vêm em uma ampla variedade de sabores para diferentes aplicações. O tipo que você usará dependerá do veículo que está tentando construir, de suas metas de desempenho e alcance e de suas próprias habilidades e desejo de construir ou comprar.

As células de polímero de lítio são classificadas nominalmente em 3,6 V e sua capacidade é medida em amperes-hora ou miliamperes-hora. Ao olhar para um pacote para seu veículo elétrico, você deve observar a voltagem total do pacote e a capacidade. Tensões mais altas são boas para veículos de maior desempenho e maior eficiência, pois mais potência pode ser fornecida em correntes mais baixas com menos perdas. No entanto, isso requer o empilhamento de mais células em série, o que pode aumentar o custo, e também requer controladores e soluções de carregamento mais caros. Capacidades mais altas são boas para alcances mais longos e geralmente são alcançadas pelo empilhamento de mais células em paralelo.

Devido à capacidade limitada das células individuais, muitos pacotes para e-bikes e veículos elétricos empilham várias células em paralelo. Os pacotes baseados em 18650 são frequentemente referidos com designações como 10S4P, indicando que há 4 conjuntos paralelos de 10 células cada na bateria. Essa bateria teria uma tensão nominal de 36 V, com uma capacidade entre 10-14 Ah, dependendo das 18650 células específicas usadas.

Para montar um pacote, a soldagem é uma opção ruim devido ao perigo de aquecimento das células, e os resultados geralmente são fracos do ponto de vista mecânico. A maneira mais confiável é através do uso de um soldador por pontos para conectar as células com tiras de metal de terminal a terminal. Alguns optam por construir seus próprios spotwelders, mas se você está apenas tentando fazer seu veículo rodar, isso seria considerado um corte desnecessário de iaque. Eles podem ser comprados em seu lugar. De qualquer forma, uma vez que as células estejam conectadas, condutores individuais podem ser adicionados às várias células para conexão a um sistema de gerenciamento de bateria, ou BMS – uma placa que monitora as voltagens individuais das células no pacote. Esta placa aceita uma conexão de um carregador de parede que fica na tensão máxima da bateria e lida com o carregamento e o balanceamento para manter a bateria em boas condições e também protege contra descarga excessiva e eventos de sobrecorrente. Tudo isso pode então ser embrulhado no invólucro de sua escolha. Graças ao invólucro de metal das células individuais, muitas vezes um simples filme plástico pode ser suficiente.