Como é o funcionamento dos carros elétricos? Confira o que muda no motor, vantagens e desvantagens
Pontos Principais:
- O motor elétrico funciona com campo magnético rotativo e entrega torque imediato em qualquer rotação.
- A bateria de íons de lítio armazena energia DC e depende de inversor para alimentar o motor em AC.
- A eficiência do conjunto elétrico pode chegar a 90%, muito acima dos motores a combustão.
- A frenagem regenerativa transforma desaceleração em energia elétrica e aumenta a autonomia.
Os carros elétricos têm sido objeto de grande atenção no setor automobilístico, e qualquer pessoa já se colocou o problema “quando os carros elétricos serão comuns e mais numerosos que os carros a combustão”?
Antes de responder essa pergunta, é importante conhecer um pouco melhor sobre o carro elétrico. Como ele funciona? Como é fabricado? Quais são os componentes do motor? Porque é tão mais caro? Vamos analisar algumas dessas questões.
Carros elétricos serão mais numerosos em breve
A estimativa, um tanto ousada, é de que os carros elétricos sejam mais numerosos nas ruas do que aqueles “tradicionais” movidos a combustão num futuro muito breve, talvez em 2025.
Embora isso talvez não aconteça tão rápido, acontecerá com certeza, mais cedo ou mais tarde. Esse é um movimento natural e inevitável, não apenas por uma questão de economia no combustível, mas porque a sua fonte de energia é mais limpa, e pode ser gerada e usada de forma menos prejudicial ao meio ambiente.
Porque o motor elétrico é melhor?
A pergunta que não quer calar é “como funciona, afinal, o carro elétrico”? Alguns modelos de carro elétrico, como é o caso do Tesla Model S, são mais velozes – ou seja, atingem velocidade de forma mais rápida – do que aqueles movidos a combustão.
O carro elétrico teve muito mais tempo para ser desenvolvido e trabalhado, pois já temos um meio de locomoção rápido. Além disso, o desenvolvimento tecnológico das duas últimas décadas é incomparavelmente superior a qualquer outro.
Isso tudo permitiu criar um carro muito mais avançado, com uma linha de raciocínio mais refinada. Assim, o funcionamento de todos os componentes e mecanismos acontecem de maneira lógica e sincronizada, proporcionando muito mais eficiência.
Carros elétricos no Brasil, o que pesa a favor e o que ainda trava a decisão
Vantagens
- Custo por quilômetro rodado menor em comparação aos carros a combustão.
- Manutenção mais simples, sem óleo, correias, velas ou embreagem.
- Torque imediato, com respostas rápidas no trânsito urbano.
- Funcionamento silencioso, trazendo mais conforto ao dirigir.
- Zero emissão de poluentes locais durante o uso.
- Matriz elétrica brasileira majoritariamente renovável.
- Benefícios fiscais em alguns estados, como isenção ou redução de IPVA.
Desvantagens
- Preço de compra mais alto em relação a modelos equivalentes a combustão.
- Infraestrutura de recarga ainda limitada em muitas regiões do país.
- Tempo de recarga maior quando comparado ao abastecimento tradicional.
- Desafios para recarga em condomínios e imóveis antigos.
- Incerteza sobre valor de revenda no médio e longo prazo.
- Custo elevado de substituição da bateria fora da garantia.
Como surgiu o motor elétrico?
O motor elétrico tem suas origens muito remotas no tempo. Começando com Nikola Tesla (1856-1943) que inventou o motor de indução. Esse motor possui duas partes principais, que são o estator e o rotor.
Como funciona o carro elétrico?
O rotor é um grupo de barras condutoras em curto circuito pelos anéis terminais. Uma entrada de alimentação está conectada ao estator. A corrente trifásica nas bobinas produzem um campo magnético rotativo.
O campo magnético rotativo induz corrente nas barras do toro para fazê-lo girar. Isso é o que impulsiona o veículo para frente. A velocidade depende única e exclusivamente da sua fonte de alimentação AC. Assim, alterando a frequência da fonte de alimentação, alteramos também a velocidade da roda motriz.
A alimentação do motor, neste caso, é feita por um inversor de frequência variável, controlando também a velocidade do motor, que pode variar de 0 a 18.000 rpm. Essa é uma das principais vantagens que os motores elétricos levam sobre os de combustão.
Limitação natural do motor a combustão
O motor a combustão só produz troque dentro de uma faixa de rotação muito limitada (5.000 rpm no máximo), se comparada ao de um motor elétrico. O aproveitamento dessa energia é de cerca de 35%.
Além disso, não é possível, por exemplo, conectar a rotação do motor diretamente às rodas, sendo preciso a introdução de uma transmissão entre elas para variar a velocidade da roda motriz.
Já o motor de indução funcionará de modo eficiente em qualquer faixa de velocidade, tendo um aproveitamento de até 90%. Ele também dispensa a transmissão para controlar a velocidade variável do veículo.
Outra grande diferença é que o motor a combustão não produz um movimento rotacional diretamente. O movimento dos pistões precisa ser convertido em movimento rotacional. Tudo isso são etapas que com o motor de indução ficam dispensadas.
Sem falar que todas essas etapas exigem um número de componentes e um balanceamento muito maiores do que o motor elétrico, o qual terá um movimento rotacional direto e uma entrega de potência uniforme.
Um motor a combustão de 180 kg pode facilmente ter seu trabalho feito por um motor elétrico de 32 kg, e com muito mais eficiência. Isso é o que proporciona um desempenho superior do veículo elétrico.
Mas de onde o motor elétrico recebe sua energia?
O motor elétrico recebe sua energia de uma bateria, a qual recebe de uma fonte de alimentação elétrica, com as lâmpadas de sua casa. Contudo, a bateria produz energia DC, e por isso precisa de um conversor entre ela e o motor, para que a energia se transforme em AC.
Para isso, um inversor é colocado entre a bateria e o motor. Esse mesmo dispositivo é o responsável por controlar a frequência da energia AC, que regula a velocidade do motor. Ele ainda controla a amplitude da frequência da energia, que varia a potência do motor. O inversor é, portanto, o “cérebro” do motor elétrico.
A bateria é bem simples, composta por células de íons de lítio, conectadas em uma combinação de séries e paralelas, armazenando e fornecendo a energia para o funcionamento do carro elétrico.
Seu resfriamento é feito por um líquido específico, que passa entre as barras de células íons de lítio. As baterias podem ser compostas de poucas células grandes, ou muitas pequenas.
A segunda opção permite um resfriamento mais eficiente, proporcionando uma vida útil maior para a bateria, e por isso é o mais utilizado atualmente. Algumas baterias podem ser constituídas por até 7.000 células.
Centro de gravidade mais baixo
Graças a essa imensa plataforma que a bateria constitui de forma natural, o centro de gravidade do veículo é muito mais baixo do que dos carros movidos a combustão. Com isso, a estabilidade fica muito maior.
Instalada na parte inferior do veículo, essa plataforma também oferece mais rigidez à estrutura do veículo, sendo um fator de segurança natural contra colisões laterais.
Frenagem regenerativa
Dentre as muitas vantagens dos motores elétricos sobre os de combustão está o sistema de frenagem regenerativa, que aproveita a energia cinética do carro transformando-a em eletricidade.
Num carro elétrico, assim que o motorista solta o pedal do acelerador a frenagem regenerativa entra em ação. Quando isso acontece, o motor de indução atua como um gerador, sendo as rodas a acionar o rotor de indução, devolvendo a energia, já convertida, para a bateria.
Quando o pedal do acelerador deixa de ser acionado, uma força eletromagnética oposta atua no rotor, de modo que as rodas motrizes, e por consequência o carro, diminuem a velocidade.
Assim, a condução do veículo pode ser feita com precisão usando um único pedal, deixando o pedal do freio apenas para uma situação de emergência ou uma parada completa do veículo.
Como podemos ver, a construção muito mais simples dos carros elétricos são sua garantia de sucesso, e num futuro próximo substituirão os carros “tradicionais”.
