TENSÃO DE CORTE: UMA FALSA SENSAÇÃO DE SEGURANÇA
Sem um BMS, mesmo com uma tensão de corte, as células em uma bateria de alta tensão serão descarregadas em excesso
Tensão de corte
É a tensão até a qual uma bateria ou célula pode ser descarregada com segurança sem causar danos a célula ou bateria e para maximizar sua vida útil.
Será que uma célula ou bateria pode suportar ser totalmente descarregada?
Para responder a esta pergunta será necessário levar em consideração a química e as propriedades de cada tipo célula. Na tabela abaixo comparamos alguns tipos de células submetidas a uma descarga completa.
| Tipo de célula |
Imagem |
Comportamento |
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Níquel Cádmio (Nicd)
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Células de níquel cadmio “gostam” de ser totalmente descarregadas de vez em quando. |
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Níquel metal hidreto (Nimh)
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Células de níquel metal hidreto “não se importam’’ em serem submetidas a uma descarga completa.
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Chumbo Ácido
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As de chumbo ácido suportam uma descarga completa embora não em uma forma tão boa.
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Lítio íon (Li-Ion)
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As células de Li-ion São irreversivelmente danificadas se forem totalmente descarregadas.
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Uma vez que uma célula é descarregada, continua a fluir corrente de descarga através dela e isso irá revertê-la (a polaridade de sua tensão será revertida). Obviamente que não é provável que aconteça com um pequeno pack de baterias, mas torna-se cada vez mais provável em baterias com mais e mais células em série.
Uma informação muito importante é que nenhuma célula poderá suportar ser carregada inversamente, independentemente de sua química.
Em uma bateria de alta tensão, ou seja, com muitas células em série, há uma chance muito maior de que a tensão geral do pack de baterias não seja dividida uniformemente entre suas células.
Em teoria, se o pack de baterias começar perfeitamente equilibrado quando carregado, todas as células descarregariam uniformemente, e todas as suas tensões permaneceriam em bloqueio, até a descarga. Na realidade, a capacidade das células será incompatível, e as células de menor capacidade alcançarão a baixa tensão primeiro. (A menos que as células fossem pré-selecionadas e combinadas com a mesma capacidade.)
Como exemplo uma bateria com 10 células de LiFePO4 em série (cuja tensão segura mínima é de 2,0 V) pode muito bem ter uma tensão total de 20V. Mas não há como dizer se algumas células podem estar com tensão de 3,0 V, enquanto outras com 1,5 V.
As células de Li-Ion não lidam bem com sobredescarga, uma vez descarregadas, elas não podem fornecer mais corrente como as outras células em série ainda estão fazendo. Sua tensão cai rapidamente uma vez descarregada, por isso é muito fácil levar sua tensão abaixo da tensão de corte, ou quem sabe até mesmo revertê-las.
Sobredescarga de baterias de alta tensão
No desenho da esquerda duas células estão abaixo da tensão mínima (2,0V), enquanto que no desenho da direita temos uma célula abaixo da tensão mínima e outra já apresentando uma tensão invertida (-0,5V).
Cada carga alimentada por uma bateria lida com a baixa tensão da bateria de maneira diferente:
Algumas cargas continuam a consumir corrente enquanto houver alguma tensão na bateria (por exemplo: uma lâmpada)
Algumas desligam quando não há tensão suficiente para funcionar (por exemplo: um conversor DC-DC),
Algumas desligam em uma tensão programável (por exemplo: controladores de motor de melhor qualidade),
Mesmo uma carga com uma tensão de corte não pode evitar esse problema: a tensão total da bateria pode muito bem-estar acima do ponto de corte, mas uma célula individual pode estar descarregada demais.
Você pode se sentir confortável usando um pack de baterias de LiFePO4 de 10 células com um acionamento motorizado com uma tensão de corte de 25 V, ou seja, 5V acima do mínimo de 20 V. Entretanto, na realidade, você pode estar danificando as células mais descarregadas sem saber!
Descarregando com uma tensão de corte na carga: As células mais descarregadas estão abaixo de 2.0V
Por este motivo um BMS (Sistema de Gerenciamento de Bateria) é essencial para descarregar packs de baterias com tais características. O BMS não apenas indicará se a voltagem de uma célula está muito baixa. Caso o BMS esteja corretamente conectado à carga, assim que qualquer célula atingir sua tensão mínima de descarga, o BMS desligará a carga.
Descarga com apenas um BMS controlando a carga. O processo de descarga irá parar quando a célula menos carregada atinge sua tensão mínima, mesmo que a tensão total do pack de baterias ainda esteja acima da tensão mínima de corte da carga.