Como funciona o motor de um carro elétrico

Os carros elétricos vieram para ficar. A crescente preocupação com o meio ambiente, o aumento da procura por automóveis e o fim da extração de combustíveis fósseis são apenas alguns dos motivos pelos quais a sua relevância tem aumentado.

O motor elétrico é um componente chave da mobilidade elétrica, foi inventado no final do século XIX e é utilizado em carros desde o início do século XX. Contudo, no passado não conseguiu prevalecer perante os motores de combustão interna no que respeita à mobilidade. Hoje em dia a situação está a mudar.

Tipos de carros elétricos

Existem vários tipos de automóveis elétricos. Os modelos híbridos caracterizam-se por oferecerem uma combinação de um motor de combustão interna e de um motor elétrico. As baterias ou são carregadas pelo motor de combustão interna ou através de uma ficha, que se liga à rede elétrica (plug-in). Neste caso, o motor de combustão interna pode ser utilizado para mover o automóvel ou para carregar exclusivamente as baterias. No caso dos modelos exclusivamente elétricos as baterias são apenas carregáveis através de uma ficha que se liga à rede elétrica. Em carros de célula de combustível a hidrogénio a energia elétrica produzida na célula é utilizada para mover o automóvel.

Tipos de construção da unidade de propulsão em automóveis elétricos

Há diferentes tipos de construção para os sistemas de propulsão. Há sistemas em que não é necessário integrar uma caixa redutora para transmitir as rotações do motor. Isto é o caso quando o motor elétrico está diretamente ligado às rodas do veículo. Noutros casos, quando se utilizam motores que apresentam uma rotatividade alta, uma caixa redutora torna-se necessária. Ainda assim, atualmente uma caixa redutora simples com uma razão de transmissão fixa é a norma.

Importante para distinguir o tipo de construção é a utilização paralela de um motor de combustão interna, o número de motores elétricos utilizados e o número de eixos motrizes. Existem modelos com um a quatro motores deste tipo, com um ou dois eixos motrizes e com ou sem motor de combustão interna. O tipo de construção da unidade de propulsão utilizada depende entre outros aspetos de limitações de espaço no automóvel, bem como do comportamento de condução esperado do automóvel.

Como funcionam os motores elétricos?

O motor elétrico, a bateria e as partes eletrónicas constituem os componentes centrais do sistema de propulsão em carros elétricos. Habitualmente, são integrados nestes sistemas motores trifásicos, sendo que se utilizam tanto motores de funcionamento síncrono como assíncrono. Em funcionamento síncrono o rotor gira sincronicamente com o campo girante do estator, induzido pela bobinagem do motor elétrico, enquanto que em funcionamento assíncrono o rotor segue o campo girante.

Visto que motores elétricos são, num sentido lato, máquinas elétricas, podem ser desempenhados dois processos por eles: converter energia elétrica em movimento ou movimento em energia elétrica. Podem, como tal, servir para mover ou abrandar um automóvel. Quando movem o veículo consomem energia das baterias, ao abrandarem o mesmo podem recuperar a energia de movimento e, assim, carregar de novo as baterias.

Diferenças importantes entre tipos de motor

Um aspeto característico do motor de um carro elétrico é que o seu torque máximo está disponível desde o primeiro instante, quando este ainda se encontra parado. O torque deste motor permite, como tal, que um veículo possa arrancar com uma aceleração alta, sem que seja necessário embraiar. Com o aumento de rotações o torque diminui. A potência disponível aumenta linearmente e mantém-se relativamente constante durante um determinado nível normal de rotações por minuto.

No caso do motor de combustão interna o torque aumenta gradualmente a partir do momento em que este arranca. Até dado número de rotações o torque aumenta e diminui posteriormente. A potência disponível aumenta também gradualmente com o aumento do número de rotações para depois diminuir ligeiramente a rotações mais altas.

Em comparação com o motor de combustão interna, o motor elétrico apresenta uma construção relativamente simples. O número reduzido de ligações mecânicas leva a um desgaste reduzido, o que diminui comparativamente a manutenção necessária e aumenta o tempo de vida útil.

Visto que este motor utiliza energia elétrica como fonte de energia, não polui localmente o meio ambiente. Para além do mais, a poluição sonora é comparativamente menor do que em motores de combustão interna. Isto deve-se principalmente à construção simples de reduzido atrito e à inexistência de combustão.

Para além do mais, o motor elétrico apresenta um grau de eficiência comparativamente alto, o que permite poupar energia. A esta eficiência é de acrescentar a possibilidade de recuperar energia de movimento em travagens. A energia de movimento pode ser reconvertida e utilizada para recarregar a bateria. Associado a isto vem também uma redução de desgaste de sistemas de travagem, o que reduz custos de manutenção.

Mesmo tendo estas vantagens em conta para a mobilidade automóvel, o número de motores elétricos utilizados é menor que o número de motores de combustão interna utilizados. Isto deve-se principalmente ao alcance comparativamente reduzido de carros elétricos.

Consumo de automóveis elétricos

O consumo de um carro depende de vários fatores. Fatores relevantes são a resistência à marcha, as características técnicas do automóvel, o comportamento de condução e o local de condução, o tempo externo, a elevação a superar no trajeto e a distância a percorrer.

A resistência à marcha, o atrito que o automóvel tem de superar para se deslocar, perfaz uma parte importante do consumo. Esta inclui a resistência ao rolamento (atrito entre pneus e pavimento), resistência do ar (atrito entre o ar e a carroçaria), a resistência à variação de velocidade (durante a aceleração) e a resistência oferecida pela inclinação. Inclui também perdas devidas a deslize entre o pneu e o pavimento e perdas devidas a resistências mecânicas na unidade de tração.

A maioria dos fatores de consumo mencionados não são influenciáveis diretamente. Contudo, o comportamento de condução pode fazer a diferença. Em geral, uma condução mais dinâmica leva a um maior consumo. Regra geral é recomendada uma condução tranquila durante a qual se deve tentar manter uma velocidade relativamente constante, evitando acelerações e travagens abruptas, bem como velocidades de ponta altas.