Margem de proteção e capacidade utilizável da bateria

A capacidade bruta, a capacidade líquida (utilizável) e a energia entre os 100–0% indicados de um veículo elétrico descrevem quantidades diferentes. As margens de proteção limitam a janela de funcionamento, enquanto alguns veículos também disponibilizam energia utilizável abaixo dos 0% indicados.

Energia bruta, líquida e entre os limites indicados

Os fabricantes e as organizações de ensaio usam termos como bruto, nominal, líquido e utilizável com diferentes convenções de medição. Neste capítulo, os valores de capacidade em kWh descrevem energia; as condições de início e fim determinam o que pode ser comparado.

A capacidade bruta é o conteúdo energético total declarado pelo fabricante antes de se aplicar a janela de funcionamento acessível ao condutor. É um valor nominal em condições especificadas, e não toda a energia que poderia ser extraída levando as células para além dos limites permitidos.

A EVKX define a capacidade líquida, ou utilizável, como toda a energia acessível ao condutor desde os 100% indicados até a propulsão parar. Isto inclui qualquer reserva acessível abaixo dos 0% indicados. Os fabricantes podem usar outro limite para um valor designado líquido ou utilizável, pelo que deve verificar a definição da fonte. A entrada do glossário Capacidade bruta e líquida da bateria apresenta uma breve explicação destes termos.

A energia entre os limites indicados abrange apenas o intervalo dos 100% aos 0% indicados. Em condições equivalentes:

Energia entre os 100–0% indicados = capacidade líquida − reserva acessível abaixo de zero

Para uma bateria hipotética com 80 kWh de capacidade líquida, incluindo 3 kWh disponíveis abaixo dos 0% indicados:

Energia entre os 100–0% indicados = 80 − 3 = 77 kWh

A reserva de 3 kWh pertence à capacidade líquida. A margem inferior de proteção inacessível fica de fora, mesmo depois de a propulsão parar.

Valores brutos e líquidos publicados

Os seguintes valores dos fabricantes ilustram a diferença declarada entre capacidade bruta e líquida. A diferença é calculada a partir do par de valores de cada fonte.

Estas diferenças correspondem a 5,1%, cerca de 7,0% e cerca de 7,6% dos respetivos valores brutos. Não permitem determinar como a margem se distribui acima e abaixo da janela acessível, nem quanta energia resta após o zero indicado. Estes limites exigem documentação própria para a versão da bateria.

Como funcionam as margens de proteção

O sistema de gestão da bateria (BMS) controla até onde as mesmas células podem ser carregadas e descarregadas. Monitoriza as tensões dos grupos de células e outras medições para manter o funcionamento dentro dos limites permitidos. Analog Devices: estimativa do SOC e do SOH A margem de proteção é a parte excluída da janela acessível ao condutor.

O diagrama é conceptual: as tensões indicadas são ilustrativas, não limites universais para veículos elétricos. A escala percentual não deve ser interpretada como a escala de SOC do painel de instrumentos. «Brick Buffer» designa a margem inferior de proteção inacessível; o diagrama não apresenta separadamente uma reserva acessível abaixo de zero. Quando essa reserva existe, situa-se entre o zero indicado e a interrupção da tração, dentro da capacidade líquida.

Limites superior e inferior

A margem superior deixa parte do intervalo nominal fora do carregamento normal. Manter as células afastadas do extremo superior pode reduzir a exposição a níveis de carga elevados, mas o efeito sobre o envelhecimento depende da célula e das suas condições de funcionamento. As experiências de Smith e colegas com células de grafite/NMC mostraram que a temperatura, o nível de carga, a profundidade de descarga e a taxa de carregamento influenciavam a perda de capacidade; o envelhecimento de calendário não aumentava uniformemente com o nível de carga. Smith et al.: modelo de vida útil de baterias de iões de lítio

No extremo inferior, os limites de controlo restringem a descarga antes de os grupos de células atingirem condições de subtensão prejudiciais. Um grupo que atinja o seu limite pode terminar a descarga de todo o conjunto, enquanto outros grupos ainda conservam energia. Equilíbrio das células explica como as diferenças de carga afetam o acesso à energia do conjunto.

Uma maior diferença declarada entre bruto e líquido fornece, portanto, informação insuficiente para classificar a longevidade das baterias. A janela de funcionamento deve ser considerada juntamente com a conceção das células e o seu histórico de temperatura e carregamento. Sistema de gestão da bateria aborda as medições e as decisões de controlo que fazem cumprir os limites.

O que significam os 100% e os 0% indicados

Carga completa e limite escolhido pelo condutor

Os 100% indicados marcam o topo da escala normal de carga apresentada ao condutor. Um limite escolhido por este, como 80%, termina o carregamento mais cedo dentro dessa escala; não redefine a margem de proteção do fabricante.

A travagem regenerativa também carrega a bateria e tem de respeitar a potência de carregamento permitida. Uma margem superior inacessível não garante espaço adicional para regeneração quando é indicada carga completa. Por exemplo, o manual norte-americano da Tesla para o Model 3 de 2024 e posteriores refere que a regeneração pode ser limitada quando a bateria está fria ou totalmente carregada. Manual norte-americano do Tesla Model 3 (2024+): travagem e paragem A redução progressiva da potência de carregamento e os limites de potência da bateria e do posto são abordados em Carregamento da bateria.

Zero indicado e reserva restante

Os 0% indicados são um ponto na escala do painel de instrumentos. A propulsão pode parar aí ou continuar com uma reserva acessível. À medida que a energia se esgota, o veículo pode emitir avisos e reduzir a potência; os limiares e a sequência dependem do modelo.

Em setembro de 2025, a ADAC publicou um ensaio de seis veículos elétricos: VW ID.3, Tesla Model Y, Kia EV6, Volvo EX40, BYD Seal e Nio EL6. Nenhum parou imediatamente no zero indicado, e a ADAC descreveu cerca de 15–20 km adicionais com potência reduzida. Os ensaios utilizaram veículos recentes num percurso plano e com bom tempo. A ADAC alertou que, no inverno ou com baterias envelhecidas, a reserva podia ser muito menor ou quase inexistente. ADAC: seis veículos elétricos conduzidos para além do zero indicado

Esta reserva de circulação medida não fornece qualquer valor para a energia inacessível que fica após a interrupção da tração. Conduzir até o carro parar mede a janela acessível nas condições do ensaio.

Siga os avisos do veículo em vez de planear utilizar uma reserva. O manual norte-americano da Tesla para o Model 3 de 2024 e posteriores diz para não presumir que resta autonomia no zero indicado. Explica também que esgotar a autonomia pode interromper a alimentação da bateria de baixa tensão, exigindo uma fonte externa de baixa tensão antes de iniciar o carregamento de alta tensão. As instruções para recuperar o funcionamento são específicas do veículo. Manual norte-americano do Tesla Model 3 (2024+): autonomia esgotada

Porque pode mudar a energia disponível

Condições e estimativas

A energia disponível numa viagem pode diferir do valor líquido nominal. Sob carga, a tensão nos terminais de uma célula desce; maior resistência ou corrente pode levar o grupo limitante a atingir a tensão mínima mais cedo. Uma corrente menor pode reduzir essa queda de tensão sem alterar a janela de funcionamento programada. A temperatura também afeta a tensão e a resistência usadas para determinar a potência permitida. MathWorks: estimador da potência da bateria

O SOC indicado é uma estimativa da carga, convertida para a escala apresentada ao condutor. A energia também depende da tensão, pelo que uma variação de um ponto percentual não tem de representar uma quantidade fixa de kWh. Uma correção da estimativa pode alterar a indicação sem acrescentar energia nem modificar os limites físicos. Analog Devices: estimativa do SOC e do SOH Os métodos de estimativa são explicados em Sistema de gestão da bateria.

Alterações da janela por software

Um fabricante pode rever a janela permitida para uma determinada bateria. O anúncio da Audi Noruega de outubro de 2021 apresenta um exemplo documentado: os e-tron 55 quattro elegíveis produzidos entre meados de setembro de 2018 e o final de novembro de 2019, abrangendo MY2019 e MY2020, podiam receber uma atualização que tornava utilizáveis 86 kWh da sua bateria existente de 95 kWh. A Audi também alterou o controlo dos motores e a gestão térmica, pelo que o ganho de autonomia não se devia apenas a um aumento de capacidade. Audi Noruega: atualização de software para os primeiros e-tron 55 quattro

Tratou-se de uma alteração de funcionamento num conjunto existente. Não demonstra que outra bateria tenha a mesma margem para um aumento. Uma atualização pode, em alternativa, alterar a correspondência do SOC indicado ou a estimativa de capacidade, pelo que uma mudança no painel, por si só, não identifica um limite superior ou inferior revisto.

Distinguir alterações da margem de proteção do envelhecimento

Três alterações diferentes podem afetar o resultado que o condutor observa:

• O envelhecimento das células reduz a capacidade de armazenamento ou a capacidade de fornecer potência.
• Uma estimativa revista altera o SOC ou a capacidade disponível indicados.
• Uma janela de funcionamento revista altera a parte acessível da capacidade restante das células.

Disponibilizar uma maior parte da capacidade restante não recuperaria a capacidade perdida devido ao envelhecimento. Uma capacidade indicada estável não demonstra, por si só, que o fabricante libertou capacidade reservada para compensar o envelhecimento. Isso exige provas específicas do modelo. Degradação da bateria explica a perda de capacidade e o aumento da resistência.

Comparar valores de capacidade e medições

Para uma comparação útil, determine:

• A versão exata da bateria e do software, e se o valor descreve uma bateria nova ou um veículo usado específico.
• A grandeza medida e os seus limites: energia bruta, líquida ou entre os 100–0% indicados, incluindo o tratamento de qualquer reserva abaixo de zero.
• As condições de ensaio e o ponto de medição, incluindo a temperatura, a carga aplicada e se a energia foi medida na bateria ou no carregador.

Bruto menos líquido é um cálculo a partir de dois valores especificados. Não permite obter um valor líquido em falta presumindo uma percentagem padrão para a margem de proteção.

A energia faturada pelo carregador inclui perdas e consumo auxiliar a jusante do seu contador, pelo que não pode substituir diretamente a energia fornecida pela bateria. Perdas de carregamento explica estes limites de medição.

Uma estimativa baseada na condução pode ajudar a acompanhar alterações quando a energia registada e o SOC abrangem o mesmo período e a comparação utiliza a mesma janela energética. Os arredondamentos do painel, os consumos omitidos e as correções de SOC limitam a precisão. Como verificar a saúde da bateria de um veículo elétrico com uma estimativa de capacidade apresenta o procedimento e explica como escolher uma referência equivalente de bateria nova.

Para um pedido de garantia, confirme a definição de capacidade, o procedimento de ensaio e o limiar aceites pelo fabricante antes de pagar um teste. Garantia da bateria aborda as garantias de capacidade e a cobertura de defeitos.