Como funcionam os carros elétricos? Conheça os Principais Componentes e Suas Funções

A maioria das montadoras tenta fazer com que seus veículos elétricos pareçam convencionais para não alienar os compradores tradicionais, mas os EVs operam de maneira bem diferente em comparação aos carros a combustão. Sua propulsão depende de sistemas completamente diferentes dos de um veículo movido a combustível líquido.

É por isso que os mecânicos de automóveis geralmente se recusam a trabalhar em um EV, a menos que tenham treinamento especial. Saber o que faz um carro elétrico andar e quais são seus principais componentes é importante se você quiser aproveitar ao máximo sua experiência de propriedade de EV.

Aqui estão os principais componentes e sistemas que um EV precisa para funcionar.

1. Bateria

O maior, mais pesado e mais caro componente usado na fabricação de um EV é a bateria. Sua função é armazenar quantidades significativas de eletricidade e também suportar ciclos repetidos de carga e descarga em condições climáticas extremamente variadas. Em alguns VEs, a bateria também atua como um membro estrutural do chassi do veículo.

As baterias EV são compostas por centenas de células individuais conectadas entre si e variam em tamanho de menos de 40 kWh em veículos menores a mais de 200 kWh em alguns picapes elétricas. O GMC Hummer EV possui uma das maiores baterias do setor, um pacote de 205 kWh, que oferece um alcance reivindicado de 329 milhas. No outro extremo da escala, temos o Mini Cooper SE, cujas pequenas baterias de 32 kWh podem levá-lo a apenas 114 milhas com uma carga.

Também é importante notar que os fabricantes citam a capacidade total e líquida (utilizável) da bateria, e é por isso que às vezes você vê diferentes capacidades listadas para os mesmos VEs. Além disso, dois EVs com a mesma capacidade de bateria provavelmente não oferecerão o mesmo alcance, pois você também precisa levar em consideração o quão leves os veículos são e quanta resistência ao rolamento eles têm, o que, em última análise, se traduz em quão eficientemente eles usam eletricidade.

2. Sistema de monitoramento de bateria

A bateria de um EV seria inútil (e perigosa) sem o que é conhecido como sistema de monitoramento de bateria, ou BMS para abreviar. Ele tem o papel extremamente importante de monitorar a bateria e regular sua temperatura, voltagem e corrente. É também o BMS que fornece estimativas de alcance e estado de carga, que ele calcula com base na quantidade de corrente restante na bateria.

O BMS também monitora a saúde da bateria, como um todo e cada célula de bateria individual. Os usuários de EV mais avançados também podem acessar os logs do BMS que rastreiam o desempenho da bateria e os padrões de uso. Estes podem então ser analisados ​​em grande detalhe para ver como a bateria está funcionando e o que pode ser otimizado.

3. Sistema de gerenciamento térmico

Outra função importante desempenhada pelo BMS é controlar o sistema de gerenciamento térmico da bateria. Isso se aplica a todos os EVs que podem controlar a temperatura da mochila, o que inclui os EVs mais modernos. Veículos como os primeiros gerações do Nissan Leaf e do BMW i3, bem como do Renault Zoe e do Volkswagen e-Golf, todos vieram sem proteção térmica gerenciamento.

O gerenciamento de temperaturas em um EV funciona da mesma maneira que o sistema de refrigeração do seu carro a combustão. Ele depende de um líquido que é bombeado ao redor da bateria através de uma série de mangueiras e canais com o objetivo de retirar o calor desses componentes vitais para que eles funcionem melhor e tenham uma vida mais longa vida.

Alguns fabricantes de VEs recomendam verificar e trocando o refrigerante a cada poucos anos, enquanto outros (como a Tesla) dizem que este é um sistema totalmente selado que não precisa de manutenção regular.

As bombas de calor também estão se tornando cada vez mais comuns em veículos elétricos. Essas importantes peças de hardware ajudam a aquecer a cabine da maneira mais eficiente possível, usando o calor residual da bateria e do motor. Também auxiliam na refrigeração, pois seu funcionamento pode ser revertido para que possam atuar essencialmente como aparelhos de ar condicionado.

4. Motor elétrico

A peça de hardware que realmente fornece propulsão em um EV é seu motor elétrico. Ele converte energia elétrica em energia mecânica que move as rodas.

Existem vários tipos de motores elétricos, cada um com seus próprios pontos fortes e fracos, mas todos são compostos de duas partes principais chamadas de rotor e estator. O primeiro é essencialmente a única parte móvel de um motor elétrico, enquanto o último é essencialmente o carcaça do rotor e contém canais pelos quais o líquido é bombeado para ajudar a unidade a liberar aquecer.

Muitos EVs são alimentados pelo que é conhecido como motor DC, que funciona com corrente contínua e vem em configurações com e sem escovas, sendo o último consideravelmente mais comum. Esse tipo de motor é conhecido por seu alto torque e durabilidade, mas também apresenta desvantagens, como tamanho, peso e confiabilidade (principalmente no caso de motores com escovas).

Os motores de indução também são bastante comuns em VEs e trazem várias vantagens sobre os motores de corrente contínua. Eles são menores, mais simples e fáceis de manter, mas, ao mesmo tempo, não conseguem igualar a potência ou a eficiência dos motores CC, especialmente aqueles que usam ímãs permanentes.

Alguns EVs de ponta também usam o que é conhecido como Motores Síncronos de Ímã Permanente (PMSM), que são melhores do que outros tipos de motores de indução em termos de densidade de potência e eficiência. Sua maior desvantagem é a complexidade adicional e o custo mais alto.

5. Transmissão

Os veículos elétricos não precisam de uma transmissão tradicional. Sua saída de alto torque que é fornecida em rpms muito baixas nega a necessidade de ter várias marchas para mudar conforme a velocidade aumenta.

No entanto, como os motores elétricos têm velocidades de rotação semelhantes (ou até superiores) em comparação com os veículos ICE, eles ainda precisam de uma caixa de redução para ajudá-los a alcançar um bom equilíbrio entre a aceleração e o topo velocidade. Os diferenciais estão presentes nos VEs e funcionam da mesma forma como em um veículo ICE.

Os únicos EVs de produção modernos que realmente possuem uma transmissão com engrenagem são o Porsche Taycan e o Audi E-Tron GT, que, para seus motores traseiros, possuem uma caixa de câmbio automática de duas velocidades. Não está claro se essa solução será mantida no futuro, pois ela foi criticada por ser uma complicação desnecessária.

Outros fabricantes não anunciaram planos para implementar soluções semelhantes, embora existam empresas como especialista em eixos Dana Incorporated nos EUA que vendem uma caixa de câmbio de duas marchas projetada para funcionar com um motor elétrico motor.

6. Carregador integrado

Todos os VEs possuem algum tipo de carregador integrado, cujo desempenho geralmente determina a taxa máxima de carga do veículo ao usar um carregador AC (corrente alternada). Sua função também é convertê-la em DC (corrente contínua), que então é regulada pelo BMS.

A potência dos carregadores de bordo em VEs varia de 3,7 kW a 22 kW, e eles também podem detectar se a corrente que está passando por eles é corrente alternada monofásica ou trifásica.

7. Sistema de Frenagem Regenerativa

Como a maioria dos tipos de motores elétricos também pode atuar como geradores de eletricidade, todos os veículos elétricos têm o que é conhecido como sistema de frenagem regenerativa. Isso depende apenas de seus motores, que podem ser usados ​​para reduza a velocidade e coloque o suco de volta na bateria ao mesmo tempo.

Isso aumenta drasticamente o intervalo de troca das pastilhas de freio para veículos totalmente elétricos e alguns híbridos. Ele também permite que os EVs ofereçam o que é conhecido como direção com um pedal, o que significa essencialmente que o motorista pode acelerar e frear o veículo. veículo utilizando apenas o pedal do acelerador, pois ao decolar totalmente, o veículo iniciará automaticamente a desaceleração através do motor resistência.

8. Inversores, Conversores e Controladores

Os veículos elétricos também possuem um número variável de inversores, conversores e controladores. Todos eles são vitais para o funcionamento correto do trem de força, pois ajudam a maximizar a potência e a eficiência por meio do uso ideal da corrente disponível.

Os inversores são responsáveis ​​por converter CC em CA, enquanto os conversores têm a função de converter CC de alta tensão extraída da bateria para uma corrente de baixa tensão que o veículo precisa para funcionar vários sistemas. Os controladores são vitais para a distribuição de energia, pois ajudam a gerenciar o fluxo de eletricidade de e para a bateria; eles também são o que torna possível a frenagem regenerativa em um EV.

EVs são alimentados de forma muito diferente

Os veículos elétricos podem ter menos partes móveis em comparação com os carros a combustão, mas isso não significa que não sejam peças complexas de engenharia. Muito pelo contrário, na verdade, pois eles precisam de uma série de sistemas que funcionem juntos para fornecer a potência, eficiência, alcance e confiabilidade que os consumidores exigem.

Avanços e avanços na tecnologia EV são comuns, e é melhor ter pelo menos uma compreensão básica de como eles funcionam e o que exatamente está sendo aprimorado. Esse conhecimento também é importante se você possui um EV e está interessado em saber como mantê-lo adequadamente e como ele difere de um veículo ICE.