A indústria de veículos de energia nova (VEN) da China entrou em uma fase de expansão orientada para o mercado, e a frota de VEN continua crescendo a um ritmo acelerado. Esse aumento não apenas reflete o sucesso do país na transição para uma mobilidade sustentável, mas também destaca a necessidade imperativa de medidas de segurança mais rigorosas nas infraestruturas de recarga e troca de baterias. A segurança, amplamente considerada a linha de vida da indústria, engloba múltiplas dimensões, incluindo a segurança das próprias instalações de recarga, interfaces de recarga, sistemas veiculares e de baterias, além da segurança da informação.
A base de uma estrutura de segurança sólida reside em orientações políticas e padronização. Já em 2020, as estações de troca de baterias foram incluídas no escopo da construção de infraestruturas novas no relatório do governo, com ênfase adicional em 2021. No mesmo ano, a norma nacional GB/T 40032-2021 Requisitos de segurança para troca de baterias de veículos elétricos foi implementada, marcando a primeira norma nacional básica e universal no setor automotivo chinês para a área de troca de baterias. Essa norma melhorou significativamente os níveis de segurança de veículos elétricos que utilizam tecnologia de troca em termos de resistência mecânica, segurança elétrica e adaptabilidade ambiental.
Em 2023, o Conselho de Estado emitiu as Orientações sobre o further building of a High-Quality Charging Infrastructure System, que clarificaram as responsabilidades principais e os sistemas de gestão de segurança para a segurança na recarga. Paralelamente, a compilação anual do Guia de Segurança para Veículos Elétricos pela Associação Chinesa de Fabricantes de Automóveis, Aliança Chinesa de Recarga de Veículos Elétricos e Aliança de Baterias, desde 2019, tem fornecido referências e orientações valiosas para desenvolvedores, profissionais e pessoal de serviço de VEN na garantia da segurança.
A segurança da bateria, frequentemente referida como o “coração” dos VEN, é fundamental para o desempenho de segurança geral dos veículos. Nos últimos anos, uma série de incidentes de segurança com baterias serviu como um alerta claro para a indústria. Dados da Aliança de Inovação da Indústria de Baterias de Veículos Elétricos da China mostram que a capacidade instalada acumulada de baterias de tração domésticas alcançou 203,3 GWh no primeiro semestre deste ano, um aumento anual de 33,7%. Esse crescimento acelerado no uso de baterias aumenta a urgência de enfrentar os desafios de segurança.
Do ponto de vista técnico, a abordagem básica da indústria para controlar a segurança das baterias segue quatro etapas: controle de limites de segurança, alerta prévio, avaliação de riscos em curso e estratégias de controle pós-incidente. Especialistas categorizam os problemas de segurança em três tipos: abuso térmico, abuso elétrico e abuso mecânico. O abuso térmico ocorre quando ambientes externos de alta temperatura afetam a bateria; o abuso elétrico inclui cenários como recarga excessivamente rápida, que pode fazer com que dendritos de lítio perfurem a membrana durante a transferência de energia; e o abuso mecânico refere-se a colisões ou compressões na bateria. Esses problemas podem se sobrepor: por exemplo, a recarga rápida (especialmente a superrápida) pode causar tanto abuso elétrico quanto térmico, já que o aumento da resistência interna da bateria durante o processo gera mais calor e eleva a temperatura.
Do ponto de vista do mercado e dos clientes, a recarga rápida melhora a conveniência do usuário e reduz os custos operacionais sociais, sendo uma tendência inevitável. No entanto, considerando os riscos à segurança, especialistas sugerem que as montadoras devem primeiro estabilizar a recarga 3C (bateria totalmente carregada em 20 minutos), depois implementar a 4C (15 minutos) e, posteriormente, avançar gradualmente para recargas ainda mais eficientes. Essa abordagem garantirá que a segurança não seja sacrificada em prol da praticidade.
Hoje, as infraestruturas de recarga de veículos elétricos ultrapassaram o conceito de equipamentos isolados em estações, tornando-se componentes essenciais da rede de infraestruturas de recarga. Elas conectam não apenas os veículos elétricos a sistemas elétricos avançados, mas também desempenham o papel de hub de energia e informação na convergência de três redes: rede veicular, rede de recarga e rede elétrica. Portanto, esses equipamentos exigem requisitos de segurança mais rigorosos e uma proteção abrangente.
Apesar dos avanços, a atenção da indústria à segurança das infraestruturas de recarga ainda é insuficiente, levando a incidentes recorrentes, como perda de controle térmico durante a recarga, curtos-circuitos e vazamentos de eletricidade em postos de recarga que colocam em risco a segurança humana, e invasões hacker em plataformas de operação de recarga que causam falhas no serviço. Para resolver isso, especialistas propõem uma abordagem multidimensional que inclui segurança humana, segurança veicular, segurança de equipamentos, segurança de armazenamento de energia e segurança de dados.
Componentes críticos como as pistolas de recarga, partes vulneráveis dos postos de recarga, apresentam três características principais: alta capacidade de condução de corrente, exigindo alta segurança; plugues e desplugues frequentes, exigindo durabilidade; e interação direta com o usuário, exigindo usabilidade. Esses fatores juntos demandam estabilidade de qualidade a longo prazo. Inovações como algoritmos impulsionados por IA para monitorar e prever a vida útil restante das pistolas de recarga permitem manutenção preditiva, ajudando operadores a prevenir riscos proativamente.
Embora a troca de baterias ofereça a vantagem de um reabastecimento rápido de energia, comparável ao abastecimento com combustíveis tradicionais, sua segurança tornou-se um foco de preocupação pública e regulatória à medida que as infraestruturas de swap são implantadas em larga escala. No setor de caminhões pesados, por exemplo, as vendas acumuladas de caminhões elétricos com troca de baterias ultrapassaram as 10.000 unidades no primeiro semestre de 2024, um aumento de 82% em relação aos 5.729 unidades no mesmo período do ano anterior. Com a entrada de muitos caminhões elétricos no mercado, a importância da segurança na troca de baterias tornou-se cada vez mais evidente. Reforçar essa segurança favorecerá o desenvolvimento sustentável da indústria, garantirá a conformidade legal das empresas, protegerá a reputação da marca, promoverá inovações tecnológicas no setor de troca de baterias, melhorará a segurança de dados e redes e aumentará a capacidade de resposta a emergências.
“Embora o modelo de troca de baterias tenha sido difundido, reconhecemos que a segurança é o fator mais crucial para sua sustentabilidade a longo prazo”, afirma um especialista da área. Segundo ele, as estações de troca de baterias devem considerar quatro aspectos: design, escolha de local, construção e operação. Especialmente na operação, que envolve gestão de equipamentos, gestão de operações e gestão de baterias, é necessário prestar atenção à transporte e armazenamento seguros das baterias.
Com base em anos de experiência, especialistas resumem a segurança em três palavras-chave: “não acionar, detectar precocemente, remover rapidamente”. A norma GB 38031-2020 Requisitos de segurança para baterias de traction para veículos elétricos proíbe a perda de controle térmico das baterias, adicionando uma camada de proteção “não acionar” à troca de baterias. “Nosso monitoramento nas estações de baterias adota medidas de proteção secundárias em tempo real; por meio de processamento de big data na plataforma em nuvem, combinado com análise retrospectiva de dados históricos das baterias, monitoramos se o estado durante a recarga está próximo de acionar riscos, verificando mudanças abruptas. Com dados históricos acumulados ao longo de anos, podemos identificar claramente se o desempenho da bateria está se deteriorando, conseguindo assim ‘detectar precocemente'”, explica um especialista. “Remover rapidamente” é uma vantagem das estações de troca: em caso de problemas, a bateria pode ser rapidamente desacoplada da câmara de recarga, ao mesmo tempo que a energia externa é cortada e a bateria é transferida para uma área segura.
Além disso, na gestão regular de segurança das baterias, é importante realizar treinamentos operacionais periodicamente em horários de menor movimento, para que todos os funcionários conheçam os procedimentos de emergência. No dia a dia, é necessário manter um serviço 24 horas e mecanismos de interligação com o corpo de bombeiros.
A padronização desempenha um papel fundamental na prevenção de riscos na recarga e descarga. Como os veículos elétricos transferem alta tensão por meio de circuitos de alimentação tanto na recarga quanto na descarga, existem riscos de choque elétrico, superaquecimento de componentes e falhas funcionais, razão pela qual são necessárias normas específicas para regulamentar esses riscos. O sistema de normas chinesas para veículos elétricos cobre quatro áreas principais:
- Segurança veicular: abrange segurança funcional, segurança operacional, proteção contra choque elétrico, prevenção de incêndios e proteção pós-colisão. Normas relevantes incluem a GB 18384-2020 Requisitos de segurança para veículos elétricos, a GB 38032-2020 Requisitos de segurança para ônibus elétricos e a GB/T 31498-2021 Requisitos de segurança para veículos elétricos após colisão.
- Segurança de baterias: envolve segurança no uso normal, segurança em situações de abuso, adaptabilidade ambiental e difusão térmica em imersão. A norma correspondente é a GB 38031-2020 Requisitos de segurança para baterias de traction para veículos elétricos.
- Segurança de recarga: inclui proteção contra choque elétrico, proteção contra superaquecimento, adaptabilidade ambiental e segurança funcional. Normas relevantes são a GB/T 43332-2023 Requisitos de segurança para recarga e descarga condutiva de veículos elétricos, a GB/T 41578-2022 Requisitos técnicos e métodos de teste para segurança de informação em sistemas de recarga de veículos elétricos e a GB/T 39752-2021 Requisitos de segurança e especificações de teste para equipamentos de alimentação de veículos elétricos.
- Segurança de troca de baterias: abrange segurança estrutural e segurança de células. A norma correspondente é a GB/T 40032-2021 Requisitos de segurança para troca de baterias de veículos elétricos.
Em novembro de 2023, a norma nacional GB/T 43332-2023 Requisitos de segurança para recarga e descarga condutiva de veículos elétricos foi oficialmente publicada e implementada. Ela estabelece requisitos para proteção contra choque elétrico, superaquecimento, segurança funcional, ambiente de uso e outros aspectos, definindo exigências de segurança para estados de não recarga, recarga em andamento e pós-recarga. Além disso, fornece princípios básicos para orientar o design de funções de recarga e descarga condutiva, visando prevenir choques elétricos potenciais, incêndios e outros riscos.
Destaca-se que, em julho deste ano, o Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação lançou a primeira norma nacional obrigatória para sistemas de recarga de veículos elétricos: a GB 44263-2024 Requisitos de segurança para sistemas de recarga condutiva de veículos elétricos, que entrará em vigor em 1º de agosto de 2025. Esta norma irá complementar o sistema de regulamentações de segurança para recarga e troca de baterias na China.
A segurança da indústria de recarga e troca de baterias é um foco crucial na construção de infraestruturas de recarga nos próximos anos na China, além de ser uma base essencial para promover a popularização e uso de veículos de energia nova.Recentemente, o Comité Central do Partido Comunista da China e o Conselho de Estado emitiram as Opiniões sobre acelerar a transformação verde completa do desenvolvimento econômico e social, que ordenam a construção de infraestruturas de transporte verde, a perfeccionamento de redes de estações de recarga (troca), postos de hidrogênio (álcool), energia portuária e outros, e a aceleração da construção de sistemas inteligentes de gestão de tráfego urbano.
Com esforços contínuos do governo, setores da indústria e inovadores tecnológicos, a segurança na recarga e troca de baterias de veículos elétricos na China está evoluindo de forma sustentável, impulsionando a indústria de veículos de energia nova rumo a um desenvolvimento de alta qualidade. Esse progresso não apenas protegerá usuários e bens, mas também consolidará a posição da China como líder global em mobilidade verde, estabelecendo padrões de segurança e sustentabilidade para a indústria global de veículos elétricos.
Autor: Li Bin
Revista: An Tian Xia (Mundo da Segurança)