Carregadores de baterias de lítio operam em condições diferentes dos para baterias chumbo-ácidas

Enquanto os carregadores de baterias chumbo-ácidas trabalham de 2 a 5 estágios de carga de 6 a 8 horas, dependendo de cada fabricante, os para baterias de lítio trabalham apenas com um estágio de carga e as correntes de carga são bem maiores, carregando a bateria em no máximo duas horas.

Como o leitor já pode ter percebido, as baterias tracionárias de lítio representam uma inovação no mercado de empilhadeiras, devido a alguns benefícios que podem gerar: o fim das trocas de bateria, já que uma única unidade trabalha três turnos com cargas parciais; não requerem salas de bateria, o que gera menor custo por metro quadrado; livres de manutenção, já que não é preciso colocar água; maior produtividade; e menor consumo de energia durante as recargas.
Contudo, destaca Danilo Macan, engenheiro de Desenvolvimento Técnico-Comercial da KM Carregadores de Baterias (Fone: 19 3886.8044), essa tecnologia apresenta algumas limitações, como a necessidade de circuitos de proteção que limitem a tensão e corrente, uma vez que a sobrecarga da mesma pode gerar danos e até mesmo explosão. “Apesar de suas vantagens, as baterias de Li-Ion também têm as suas inconveniências. Elas são frágeis e requerem um circuito de proteção para manter uma operação segura. Embutido dentro de cada conjunto, este circuito limita a tensão de pico de cada célula durante a carga e evita que a tensão da célula caia muito durante a descarga. Além disso, a máxima corrente de carga e descarga é limitada e a temperatura da célula é monitorada para prevenir temperaturas extremas.”
Com base nestas características, Macan destaca os requisitos agregados aos carregadores que este novo tipo de bateria traz. “Como citado, esses tipos de baterias necessitam de circuitos de proteção mais eficazes e de monitoramento agregados, juntamente com curvas de cargas específicas para cada modelo de construção de baterias. Os carregadores têm que se adaptar aos estados das baterias, e não simplesmente ‘enviar corrente’. Nossos carregadores de baterias já trabalham de modo similar por meio de curvas de carga com desligamento por dV/dt em baterias convencionais chumbo-ácidas e de compensação de tensão por temperatura, onde os processos de recarga se adaptam conforme o estado das baterias, fazendo com que o processo seja mais otimizado, evitando perdas desnecessárias e contribuindo para o prolongamento da vida útil das baterias”, explica o engenheiro da KM Carregadores.
Pelo seu lado, Mariana Kroker, sales manager Brazil da Fronius do Brasil Indústria, Comércio e Serviços (Fone: 11 3563.3773), lembra que um sistema BMS (Battery Managment System) instalado na bateria envia, por Wi-Fi, os dados da bateria, como temperatura, gerando relatórios a cada momento para controle e informação. “Um sofisticado processo de gerenciamento da temperatura está embutido neste pacote, que informa com segurança o desempenho da bateria durante a operação, permitindo a qualquer momento uma intervenção.”
Wilken D. Drumond, diretor operacional da AWM Manutenções Elétricas (Fone: 31 3023.6000), também fala sobre os requisitos agregados aos carregadores que este novo tipo de bateria traz: Possibilita cargas mais rápidas com menores tempo e consumo de energia elétrica, aumenta a vida útil dos carregadores e baterias se acondicionados em um ambiente e operação adequados. Os carregadores de alta frequência ainda possibilitam carga completa, mantendo em baixas temperaturas, porém exigem das empresas consumidoras e concessionárias de energia um fornecimento mais estabilizado de energia elétrica. “De fato, este novo tipo de bateria traz de requisitos agregados aos carregadores economia de energia no carregamento e sistema de gerenciamento de células, garantindo maior vida útil às baterias”, completa Bruno Verissimo, gerente comercial da JLW Indústria de Aparelhos Eletro Eletrônicos (Fone: 19 3491.6163).
Ou, como acrescenta Ruy Piazza, diretor da Vinnig Componentes Eletrônicos (Fone: 21 3979.0283): Tempo de carga significativamente menor e tensão de entrega de energia muito estável até quase o final da carga.

Tipos de carregadores
Quando a pergunta é se estas baterias requerem um tipo específico de carregador, as respostas são parecidas.
Drumond, da AWM Manutenções Elétricas, diz que sim: que requerem um carregador de alta frequência, uma curva de carga com melhor aproveitamento de tempo e energia elétrica, controlando temperatura e diminuindo o tempo de baterias em carga e proporcionando uma economia de até 30% de energia por carga. Há três anos foram lançados os carregadores de alta frequência que também podem ser usados nas baterias chumbo-ácidas. “Os carregadores de baterias chumbo-ácidas trabalham de 2 a 5 estágios de carga de 6 a 8 horas, dependendo de cada fabricante. Já as baterias de lítio trabalham apenas com um estágio de carga e as correntes de carga são bem maiores, carregando a bateria em no máximo duas horas”, completa Verissimo, da JLW Indústria de Aparelhos Eletro Eletrônicos.
Por sua vez, Macan afirma que, devido à facilidade de customização e desenvolvimento, os carregadores de baterias da KM Carregadores podem ser adaptados para recargas desse tipo de bateria. “Para a recarga das baterias de lítio é necessário um controle eficaz de tensão, corrente e temperatura da mesma. Existem até, em alguns casos, protocolos de comunicação entre os BMS presentes em baterias e os carregadores para monitoramento das variáveis de controle e ações a serem tomadas durante as variações. Existem curvas de carga específicas para cada composição de baterias de lítio. Uma composição bastante utilizada é para as baterias de LiFePO4, que exigem sua curva característica.”
O principal objetivo do BMS – continua o engenheiro – é garantir a utilização ótima da energia existente na bateria e reduzir os riscos de danos que possam ser infligidos às mesmas. Um protocolo comum é o CAN-BUS – mesmo utilizado por veículos para comunicar seus sensores com os computadores de bordo. Ele irá gerenciar o processo de carregamento para que não exista excesso de carga, para assegurar um ciclo de vida longo da mesma. Sendo assim, ele é muito útil no entendimento do estado de carga da bateria para que o carregador atue de modo adequado durante a recarga.
Piazza, da Vinnig, também reforça que a carga destas baterias necessita de uma curva diferente de tensão e corrente. Alguns carregadores já estão preparados para terem algoritmos de carga específicos para lítio, mas a maioria ainda não está preparada para isso. “Os carregadores da Delta-Q sim, estão preparados para carregarem as baterias de lítio.”
Concluindo este tópico, Mariana, da Fronius, lembra que o cliente deverá procurar um fabricante de carregadores que tenha a comunicação e tecnologia que garantam comunicação com esta bateria, ou que tenha uma comunicação especifica com o carregador – o pacote. Ainda segundo Mariana, precisa haver uma comunicação entre essas duas tecnologias e curvas de cargas específicas para a nova tecnologia.

Novidades
Em se tratando de novidades em termos de carregadores de baterias, Drumond, da AWM Manutenções Elétricas, diz que as novidades realmente ficam a cargo dos carregadores de alta frequência que, por sua vez, economizam até 30% de energia, carregam as baterias com mais intensidade e com menor tempo de carga devido ao melhor aproveitamento da energia elétrica, de acordo com testes realizados na empresa com carregadores de alta frequência da KM Carregadores. “Ainda foram testados em baterias chumbo-ácidas, onde conseguiram equalizar em 100% baterias já bem comprometidas com pequenas adequações em sua programação. Acho esta uma grande vantagem, já que a necessidade dos carregadores de alta frequência já ocorre nas operações e as baterias chumbo-ácidas continuarão sendo certamente uma realidade por um prazo indeterminado”, acredita o diretor operacional da AWM Manutenções Elétricas.
Macan, da KM Carregadores, lembra novamente que os carregadores devem estar preparados para “conversar” com as baterias durante o processo de recarga. “Trabalhamos nesse conceito há bastante tempo durante nossos desenvolvimentos. Diversos clientes já têm consciência disso e nós desenvolvemos essas tecnologias para otimização do processo. Sistemas de recarga com término por dV/dt, compensação de tensão pela temperatura e outros algoritmos inteligentes nas curvas de recarga serão necessários para redução de custos, prolongamento de vida útil e segurança das baterias.”
Pelo seu lado, Piazza, da Vinnig, salienta que, hoje em dia, a última geração de carregadores de bateria são todos em alta frequência, o que os torna mais confiáveis, muito mais leves e pequenos que os carregadores convencionais com transformadores. No caso da JLW Indústria de Aparelhos Eletro Eletrônicos, o gerente comercial destaca como novidades: Carregadores de alta frequência, para todo tipo de baterias chumbo-ácidas, gel e lítio. São apresentados em versão trifásica, HFT S.18, e monofásica, HF S.18, com as seguintes curvas de carga: Curva de carga W/UIU para PB; Curva de carga W/UIU para gel; Curva de carga W/U para baterias de lítio; Curva de carga DSA-IV para dessulfatação. Apresentam gabinete compacto, podendo chegar até 30% de economia de energia por carga, com tensão de 12/24/36/48 V, destaca Veríssimo.
Já Mariana diz que os carregadores Fronius estão se transformando nos grandes protagonistas na Intralogística. Há alguns anos, a tecnologia utilizada para carregar não entrava na conta do pacote vendido junto com as máquinas elétricas. Hoje, ela entra como fator decisivo na hora de reduzir custos de bateria e oferecer performance e otimização no processo de carregamento. “Com tamanhos cada vez menores, ocupam menos espaço na Intralogística, onde o metro quadrado é alto, e com as várias tecnologias de baterias sendo apresentadas ao mercado, elas precisam de um carregador com tecnologia que atenda à performance nesse pacote de energia de carregamento. Você não consegue desenvolver novas baterias se não tiver tecnologia de carregamento que acompanhe essas baterias”, completa a sales manager Brazil da Fronius.

Cuidados no carregamento das baterias de lítio

Os entrevistados desta matéria especial de Logweb também falam se são precisos cuidados no carregamento das baterias de lítio.
Drumond, da AWM Manutenções Elétricas, aponta que as baterias de lítio são livres de manutenção, mas, assim como qualquer equipamento, requerem atenção no que se diz respeito à temperatura e cuidados operacionais e sempre utilizar carregadores de alta frequência.
“É preciso controle e cuidado com a temperatura informada da bateria. As baterias de lítio são completamente livres de manutenção: ao contrário das baterias de chumbo, o usuário não precisa fazer a reposiçao com água ou medir densidade do ácido, ou mesmo limpá-las. O aquecimento da bateria de lítio sempre deverá ser o ponto de atenção, porém, ela é fornecida com um sistema que monitora, controla e informa o usuário”, completa Mariana, da Fronius.
Pelo seu lado, Verissimo, da JLW Indústria de Aparelhos Eletro Eletrônicos, diz que não são precisos cuidados, desde que os carregadores sejam específicos para baterias de lítio com comunicação com o BMS da bateria. “Apenas se devem usar carregadores com algoritmos corretos para lítio”, completa Piazza, da Vinnig.
Os cuidados especiais no carregamento das baterias de lítio são baseados em suas principais limitações, como a necessidade de um bom circuito de proteção, que limita a tensão e a corrente. “Tal bateria é segura se não sobrecarregada. Sujeita ao envelhecimento, mesmo se não estiver em uso, é necessário armazenar a bateria em um lugar fresco e a 40% do estado de carga que reduz o efeito do envelhecimento”, explica Macan, KM Carregadores. Ele também enfatiza que é necessário tomar diversos cuidados, pois as baterias de lítio têm uma alta densidade de energia. A alta temperatura resultante do abuso da célula pode causar dano físico, uma vez que o eletrólito é altamente inflamável e a ruptura pode causar a abertura com chama.