Os carros elétricos estão causando grandes mudanças no mundo automobilístico e na especialização dos reparadores.
Espera-se que esses veículos sem ruídos, sem poluição e de alto desempenho, tornem os motores de combustão interna obsoletos até 2025. Embora muitos países levem mais tempo para atingir isso a nível de frota nacional, um reparador automotivo com boa visão de mercado com certeza precisa se especializar e começar a aprender desde já.
Muitos conceitos ainda inexplorados pela maioria dos profissionais são discutidos, como por exemplo, desempenho, potência, entre outros. Mas com tantas tecnologias embarcadas no veículo, um modelo chamado Tesla Model S Plaid, por exemplo, recentemente se tornou o carro de aceleração mais rápida do mundo. Veremos como os carros elétricos podem alcançar um desempenho superior, analisando a tecnologia por trás do motor de indução e da fonte de energia das baterias de íon de lítio de alta tensão.
O motor de Indução
A potência de um carro elétrico se baseia em uma invenção feita pelo grande cientista Nikola Tesla há mais de 100 anos - o motor de indução. Esse elemento principal em um veículo 100% elétrico possui duas partes principais: o estator e o rotor. O rotor é simplesmente um grupo de barras condutoras em curto-circuito pelos anéis terminais. O estator é composto por enrolamentos e bobinas.
Uma entrada de alimentação de corrente alternada (AC) trifásica é fornecida ao estator. Essa corrente alternada trifásica, atuando nas bobinas, produz um campo magnético. Esse campo magnético é rotativo, também conhecido como RMF. Esse campo magnético rotativo induz corrente nas barras do rotor para fazê-lo girar. Um motor de indução pode ser do tipo síncrono ou assíncrono. Em um motor de indução assíncrono, a velocidade do rotor sempre ficará atrás do RMF, o rotor ficará “correndo atrás” da velocidade do RMF. No caso de um motor de indução síncrono as velocidades do rotor e RMF são as mesmas.
A beleza de um motor de indução é que sua velocidade é controlada pela frequência da fonte de alimentação de corrente alternada AC. Apenas variando a frequência da fonte de alimentação poderemos alterar a velocidade da roda motriz. Esse fato simples torna o controle de velocidade do carro elétrico fácil e confiável. A alimentação do motor é feita por um inversor de frequência variável, que por sua vez, controla a velocidade do motor. A velocidade de trabalho desse motor pode variar de zero a 18.000 RPM.
Inversor e unidade de Tração
Antes da energia ser fornecida para o motor, ela deve ser convertida de corrente contínua (DC) para corrente alternada (AC).
Um inversor é usado para esta finalidade. Esse dispositivo eletrônico de potência também muda a frequência da corrente alternada AC, de acordo com a solicitação do condutor, controlando assim a velocidade do motor. Um inversor pode até variar a amplitude da energia que, por sua vez, controlará a potência do motor. Em alguns modelos elétricos de tração dianteira, esse importante componente pode ser visto logo ao abrirmos o capô do veículo, como no exemplo do modelo Leaf da Nissan.
Veículos 100% elétricos usam um sistema de transmissão simples e de velocidade única, porque o motor é eficiente em uma ampla gama de condições operacionais. Até mesmo engatar a marcha ré é muito fácil em um carro elétrico. Para isso, basta alterar a ordem das fases da corrente alternada trifásica.
Temos aqui uma das maiores vantagens dos carros elétricos sobre os carros à combustão interna. O motor de combustão interna produz torque utilizável e potência útil somente dentro de uma faixa de velocidade limitada. Portanto, uma transmissão deve ser introduzida para variar a velocidade da roda motriz e transmitir essa força de movimento às rodas. Por outro lado, um motor de indução funcionará de maneira eficiente em qualquer faixa de velocidade. Assim, nenhuma transmissão de velocidade variável é necessária para um carro elétrico.
Banco de baterias
Várias células e módulos de baterias de baixa tensão combinadas em série produzem alta tensão em corrente contínua DC.
Os módulos são formados por um grupo de células comuns de íons de lítio semelhantes às usadas no dia a dia em aparelhos comuns. Alguns modelos podem ter cerca de até 16 módulos constituídos por cerca de 7000 células. Um líquido de refrigeração combinado com fluidos refrigerantes como o “glicol” é passado através de tubos metálicos internos, entre os espaços das células.
Esta é uma das principais inovações de alguns sistemas elétricos. Por usar muitas células pequenas, em vez de algumas células grandes, é garantido um resfriamento eficaz. Isso minimiza pontos térmicos e a distribuição uniforme de temperatura é alcançada levando a uma maior durabilidade da bateria e autonomia. O fluido de arrefecimento é usado também para a refrigeração do motor de indução e sistemas do inversor, visto que todas as transformações de energia geram um calor considerável.
Em matérias à frente, vamos abordar também os cuidados necessários para se trabalhar com esses sistemas 100% elétricos. As altas tensões exigem cuidados importantes antes, durante e após as manutenções. Além disso, ferramentas especiais e EPIs específicos precisam ser utilizadas.
Trabalhando com ausência de ruídos de funcionamento e zero emissão de poluentes, os carros elétricos em breve vão ser a realidade no dia a dia da oficina. Comece desde já a estuar esse assunto e os princípios elétricos por trás dessa tecnologia e esteja preparado. Além disso, a quantidade de módulos eletrônicos de controle e monitoramento aumentam ainda mais.
Especialize-se na eletrônica embarcada e tenha esse diferencial na sua oficina!