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Dependendo de onde você estiver no mundo, a aceitação de veículos elétricos (VEs) provavelmente será consideravelmente diferente. As fabricantes de baterias para carros elétricos afirmam que os veículos elétricos à bateria (VEB) representarão 60% de todos os veículos vendidos na Europa Ocidental até 2030. As vendas de VEB mais que dobraram somente em 2022, aumentando acentuadamente novamente em 2023 para representar 14% do mercado. No entanto, nos EUA, a história é totalmente diferente. A Cleantechnica estima que a participação de mercado de VEs nos EUA seja pequena, algo entre 2–3%, com entre 70–80% dessas vendas sendo veículos Tesla.

Os motivos para essas diferenças gritantes são numerosos. Variações na forma como as pessoas usam os veículos, atitudes em relação à ansiedade de alcance dos VEs, locais de carregamento e legislações diferentes explicam a enorme variação na penetração do mercado de VEs entre as regiões. Seja qual for o cenário fragmentado do mercado global, a realidade é que as montadoras precisam inspirar uma demanda genuína de mercado de massa por EVs com base em preço, desempenho, eficiência e alcance.

Alcance é uma área que tem desafiado os fabricantes de veículos, seus departamentos de engenharia e os fornecedores independentes de baterias há vários anos, trabalhando com montadoras para refinar os designs de veículos dentro da eletrônica de potência, em vez da bateria em si, a fim de melhorar o alcance e a eficiência. As recentes aquisições e fusões neste mercado, assim como a busca de novos materiais e tecnologias permitiram a expansão da autonomia das baterias, mas unindo o avanço – considerado pequeno pelo mercado consumidor – e o crescimento tímido em vários locais da rede de suporte e abastecimento, além do tempo de recarga, cobrir o armazenamento de energia elétrica dentro da bateria, além do motor. Isso significa que a proposta de mudanças em todo o trem de força elétrico que aumentam o alcance e a eficiência sem baterias ou peso do veículo adicionais tem sido como um freio de mão puxado para uma parte considerável do mercado. Mas o que os engenheiros tem feito para melhorar isso?

1. Melhorando a passagem elétrica com uma ligação de prata

Usar prata sinterizada no lugar da solda tradicional, onde semicondutores de potência são fixados dentro do inversor, permite a possibilidade de melhorar a passagem elétrica. Portanto, a condutividade elétrica de um EV aumenta em quase 40%. Esta é uma área de especialização específica da MacDermid Alpha Electronics Solutions, que ainda é considerada a pioneira da sinterização de prata em veículos elétricos.

Como exemplo, a tecnologia de prata sinterizada desenvolvida ALPHA® Argomax® demonstrou melhorar a eficiência do EV em 40%, atingir uma redução potencial de 75% na contagem de matrizes e uma redução de 34% no peso do inversor; permitindo que os OEMs projetem sistemas de transmissão com maior alcance e peso mais leve, melhorando ainda mais a eficiência do veículo.

2. Manter a calma com novos materiais

O alcance do EV depende em grande parte do conteúdo de energia e da densidade das próprias baterias. Para atingir maior densidade, não é incomum que as montadoras combinem vários módulos de bateria em um pacote de bateria individual. Quando você aumenta o número de módulos, também aumenta os desafios térmicos no próprio pacote de bateria durante a operação. Quando você aumenta o número de módulos, também aumenta a temperatura da própria bateria durante a operação.

Para garantir alto desempenho e permitir alcance e eficiência adicionais, é importante que esse excesso de calor seja dissipado das várias áreas do pacote de bateria. Os preenchimentos de lacunas térmicas dão suporte a essa dissipação e permitem a distribuição igual de calor ao deslocar o ar e preencher as lacunas entre vários substratos.

Em termos gerais, quanto mais eficiente a função dos materiais térmicos, mais eficientemente a bateria pode funcionar dentro de sua faixa térmica ideal e menor o risco de falha. A Electrolube é um nome estabelecido em tecnologias de preenchimento de lacunas térmicas, que facilitam a dissipação de calor em EVs.

3. Adicionando proteção para eficiência aprimorada

Com a proliferação de eletrônicos de veículos, particularmente em projetos de EV, aplicações “sob o capô” exigem proteção avançada para componentes elétricos para gerenciar temperaturas e extremos ambientais. Os eletrônicos estão cada vez mais sujeitos a condições adversas na forma de temperaturas extremas, alta umidade e condensação e gases corrosivos. Com o crescimento de veículos elétricos, onde tensões muito mais altas são a norma, maior proteção dielétrica é necessária para garantir que os projetos sejam suficientemente densos para atender às restrições de tamanho e peso.

Fornecer a proteção certa é repleto de desafios. Os revestimentos de proteção devem ser resilientes a extremos ambientais e, ao mesmo tempo, cumprir com as regulamentações ambientais. À luz das metas de emissões de solventes, não é surpreendente que produtos contendo solventes sejam amplamente desencorajados, pois a lista de substâncias proibidas para uso em aplicações automotivas continua a crescer.

Podendo oferecer revestimentos conformes; revestimentos poliméricos finos e protetores que podem ser aplicados a placas ou conjuntos de circuitos eletrônicos para fornecer proteção ambiental robusta sem penalidades excessivas de custo ou peso. O desenvolvimento de uma linha de revestimentos conformais de poliuretano modificados, altamente duráveis ​​e sem solventes pode ser aplicada de forma mais espessa do que revestimentos conformais comuns e curados em 10 minutos a 80°C, reutilizando fornos de cura térmica existentes, geralmente usados ​​em processos baseados em solventes. Isso fornece proteção ideal para componentes elétricos, minimizando o impacto ambiental, permitindo assim maior eficiência de um trem de força EV.

Uma abordagem em nível de sistemas

À medida que a indústria de tecnologia busca consolidar processos novos onde os efeitos dissipadores e a eficiência de manutenção vem oferecendo benefícios e a experiência que está se expandindo continuamente, no caminho para a adoção generalizada de veículos elétricos, as montadoras devem primeiro superar o grande obstáculo da ansiedade de alcance sem adicionar custo adicional ao peso da bateria, tudo isso em conformidade com os padrões regulatórios.

A previsão do possível alcance de um veículo elétrico geralmente depende também – e mais do que muitos possam imaginar – de três questões principais de fatores de influência: design do veículo, motorista e ambiente de exploração. Pesquisas sobre este tópico mostram que cada uma dessas classes depende da variação de parâmetros diretos ou indiretos. Alguns dos parâmetros têm um valor constante (por exemplo, tipo de veículo, tipo de transmissão, número de assentos, massa, peso, tipo de bateria, infraestrutura rodoviária, disponibilidade de infraestrutura de carregamento de bateria, tempo de carregamento, etc.) e outros parâmetros são variáveis ​​(estado de carga da bateria — SOC, estado de saúde da bateria — SOH, comportamento do motorista, fluxo de tráfego, desempenho dinâmico do veículo, sistema de gerenciamento de bateria (BMS), fatores climáticos/ambientais externos, interior da cabine, etc.), todos eles influenciando o desempenho e o alcance.

Este vai ser o assunto da coluna do próximo mês. Veremos que a maior parte do trabalho no campo que estuda e lida com essas questões está diretamente relacionada à estimativa linear do máximo que pode ser alcançado por um veículo elétrico com base na estimativa da bateria em tempo real.

Muito axé pra todo mundo,

Maria da Graça