Afinal, como funciona o motor de um carro elétrico?

Veículos movidos a eletricidade ainda provocam muitas dúvidas, mas a Mobiauto te ajuda a entender como eles funcionam

07.02.2022 às 10:46

Apesar de ainda estarem distantes da maioria dos consumidores por causa dos preços elevados, os carros elétricos vêm ganhando cada vez mais adeptos no Brasil.

Segundo a ABVE (Associação Brasileira do Veículo Elétrico), os modelos movidos somente a eletricidade registraram 367 emplacamentos em janeiro deste ano, confirmando a tendência de crescimento no mercado brasileiro.

De acordo com a entidade, os carros elétricos representaram 14% dos 2.558 veículos eletrificados (segmento que também inclui os híbridos, como os Toyota Corolla e Corolla Cross) comercializados no país no primeiro mês do ano.

Com uma frota de quase 80 mil veículos circulando pelo Brasil, os veículos eletrificados devem superar a marca de 100 mil unidades no começo do segundo semestre, de acordo com a projeção da própria ABVE. A associação contabiliza os dados da categoria desde 2010.

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Qual a diferença entre um carro elétrico e híbrido?

Veículos movidos a eletricidade ainda provocam muitas dúvidas, mas a Mobiauto te ajuda a entender como eles funcionam

Embora os carros elétricos e híbridos estejam se tornando relativamente populares no país, muita gente ainda tem dúvidas sobre o seu funcionamento - principalmente os movidos somente a eletricidade.

Vale lembrar que o carro elétrico, como o nome já diz, é movido apenas por energia elétrica. Ele pode ter um ou mais motores, que dependem da energia armazenada em bancos de baterias, geralmente de íons de lítio, para funcionar.

Já um veículo híbrido combina um ou mais propulsores elétricos de tração a um motor convencional a combustão. Esse tipo de carro possui uma central eletrônica que gerencia qual dos motores traciona as rodas.

Dependendo da condição de uso, o híbrido pode rodar apenas com eletricidade, para economizar combustível, ou apenas com o propulsor térmico, em prol do desempenho, ou com uma combinação de ambos.

Quando a carga da bateria está baixa em um veículo híbrido, o motor a combustão é ligado para funcionar como gerador, energizando novamente as baterias. O mercado dispõe de vários tipos de híbridos, como os da Toyota, o peculiar sistema e:HEV da Honda e modelos com recarga externas das baterias.

Talvez a tecnologia que sintetize todas as possibilidades de um carro híbrido seja a DHT, da Great Wall, que combina todas essas possibilidades, incluindo configurações com ou sem recarga externa e que usam de um a três motores elétricos.

Como funciona um carro elétrico?

Diferentemente dos carros a combustão, que dependem da queima de combustíveis fósseis ou vegetais para funcionar, os elétricos contam com quatro elementos básicos para aproveitarem a eletricidade como fonte de energia: bateria, inversor, motor de indução e sistema de recuperação ou regeneração de energia.

A bateria, recarregável em tomadas ou eletropontos, armazena a energia que faz o veículo funcionar. O inversor converte a corrente elétrica contínua em corrente alternada, que é levada até o motor de indução. Dessa forma, a eletricidade aciona os mecanismos que giram as rodas e, consequentemente, movimentam o carro.

Geralmente feita de íons de lítio, a bateria dos carros elétricos é formada por vários módulos. Em tempos recentes, o componente tem sido instalado no assoalho de veículos mais modernos, a fim de reduzir o centro de gravidade e, assim, melhorar a aerodinâmica e aprimorar o aproveitamento de espaço interno do veículo.

A bateria de um carro elétrico de passeio pode pesar de 200 kg a até 800 kg, dependendo da sua capacidade de armazenamento de energia.

Para funcionar corretamente, o carro elétrico é dotado de uma central de controle, responsável por receber as informações do pedal do acelerador e gerenciar a eletricidade gerada pela bateria. Dessa forma, o sistema eletrônico define quanta energia será enviada ao motor, controlando a velocidade do veículo.

Responsável por fazer o veículo andar, o motor elétrico tem eficiência cerca de três vezes maior que a de um propulsor movido a etanol ou gasolina. Isso significa que ele aproveita muito melhor a energia gerada, sem tantos desperdícios.

Motores a combustão raramente passam de 40% de eficiência térmica, o que significa que mais de 60% da energia gerada por ele é desperdiçada.

Em linhas gerais, o carro elétrico consome cerca de 20 kWh para rodar 100 quilômetros, enquanto um modelo a combustão precisa de 10 litros de gasolina, em média, para percorrer a mesma distância.

Considerando o valor da eletricidade (R$ 0,92 o kWh) e o preço médio da gasolina (R$ 7 o litro) na cidade de São Paulo em fevereiro de 2022, uma viagem de 100 km com um veículo elétrico terá um custo de R$ 18,40 contra R$ 70 do modelo a combustão.

Como funciona o motor de um carro elétrico

Um dos motivos para o motor elétrico ser mais eficiente do que um a combustão no aproveitamento de energia está no fato de ser mais simples, dotado de menos componentes (o que, consequentemente, demanda menor consumo de energia apenas para funcionar).

Um motor elétrico consiste, basicamente, de dois elementos: um rotor e um estator, anexados em uma carcaça. Por questões de desempenho e custo/benefício, a indústria automobilística adotou os motores de corrente alternada para propulsionar seus veículos elétricos, geralmente do tipo assíncrono por indução.

Criado por ninguém menos que Nikola Tesla, esse tipo de motor dispensa o uso de ímãs permanentes dentro da carcaça. Em seu lugar, bobinas de cobre fixadas no estator geram o campo magnético de corrente alternada sempre que energia elétrica passa por ali.

O campo magnético, então, induz tensão e corrente no enrolamento do rotor, fazendo-o girar. Como o giro do rotor ocorre sempre a uma velocidade menor que a do próprio campo, ele leva o nome “assíncrono”. Tal característica compromete a eficiência e um controle mais acurado da aceleração.

Há, ainda, o motor elétrico por ímã permanente ou síncrono. Como o nome diz, ele utiliza placas eletromagnéticas em volta do estator. Outra diferença é que o rotor gira sempre em sincronia com o campo magnético. Por isso mesmo, ele tem um aproveitamento ainda mais alto de energia, gera mais torque e é mais leve e compacto.

Se são tantas as vantagens, por que esse motor ainda não é tão difundido quanto o outro? A resposta está no alto custo dos ímãs, além da complexidade de montagem e manutenção do sistema. Outra questão é que os motores síncronos podem até gerar mais torque, mas costumam perder eficiência a velocidades mais altas de operação.

Por isso, nos últimos anos a indústria tem buscado evoluir os motores síncronos através de soluções como o PMS (Magnetismo Sìncrono Permanente, na sigla em inglês), que garantem um funcionamento sincronizado dos ímãs com a corrente alternada e tornam o conjunto ainda mais leve e compacto.

Elétricos mais recentes, como Renault Zoe E-Tech, Porsche Taycan e os VW da família ID (como o ID.3 e o ID.4, que estrearão no Brasil no segundo semestre deste ano) fazem uso dessa motorização.

Como funciona o câmbio e a transmissão de um carro elétrico

Devido ao funcionamento simples, o propulsor elétrico dispensa uma caixa de câmbio com diferentes relações de marcha entre o giro do motor e das rodas. Cada motor fica, geralmente, postado sobre um eixo (dianteiro ou traseiro), conectado diretamente a um diferencial aberto que distribui a força entre as rodas.

Por isso, os carros elétricos mais simples possuem apenas duas marchas: a que movimenta o veículo para frente e a ré, que o faz andar para trás. Alguns modelos mais esportivos, como o Porsche Taycan, possuem duas marchas à frente, sendo uma reduzida e outra longa, para favorecer o desempenho em arrancadas.

Assim, a força necessária para mover o carro é proporcional à energia enviada pelo motor. Ou seja, basta pisar no acelerador para o veículo ganhar velocidade, sem preocupação com a troca de marchas de um câmbio convencional. Eis aí outra explicação para um motor elétrico ser mais eficiente do que um a combustão.

Freios recuperam a energia da bateria

Além de parar o veículo, os freios dos carros elétricos têm a função de recuperar a energia cinética dissipada nas frenagens e convertê-las em eletricidade. O sistema é comumente chamado de frenagem regenerativa.

Ele aproveita o “embalo” do carro nas desacelerações e frenagens para gerar energia a partir do movimento das rodas, que acionam um gerador. Resumidamente, podemos dizer que o motor deixa de consumir para gerar eletricidade quando o motorista tira o pé do acelerador ou pisa no freio.

No carro elétrico, quando o condutor tira o pé do acelerador, aos poucos, o carro vai reduzindo a velocidade sozinho até parar. Algumas fabricantes, inclusive, têm criado recursos como um freio regenerativo que funciona em diferentes níveis, permitindo mais ou menos a rolagem livre das rodas nas desacelerações.

Quanto mais o freio regenerativo age, mais o carro desacelera quando se tira o pé do acelerador. Em alguns modelos, esse recurso até dispensa o uso dos freios a velocidades mais baixas. Há veículos com dois níveis de regeneração, caso de Nissan Leaf ou Renault Zoe, e outros que chegam a quatro níveis, como a família Audi e-tron.

Como carregar a bateria de um carro elétrico?

É possível carregar a bateria por meio de uma tomada residencial de 220 Volts, que demora até 20 horas para abastecer os conjuntos. Há também os aparelhos chamados Wallbox, um tipo de carregador de parede que completam o carregamento em até 11 horas.

Há, ainda, eletropostos em lugares públicos especializados em carregamentos rápidos, que podem fazer a recarga de cerca de 80% em menos de 1 hora.

Imagens: Shutterstock / Murilo Góes / Renan Bandeira