Como Funciona o Motor do Carro Elétrico?

Publicado em 29/12/2023 por Alan Corrêa

A busca incessante por melhorias na eficiência e desempenho dos veículos automotores tem levado a inovações significativas na indústria automobilística ao longo das décadas. O carro elétrico é um veículo movido a motor elétrico, utilizado tanto para transporte de carga quanto de pessoas.

O que significa BEV, PHEV, REEV, FCEV?

A sigla BEV (Battery Electric Vehicle) é comumente usada internacionalmente para designar alguns veículos.

O termo “carro elétrico” pode se referir especificamente aos BEVs, mas também inclui outras categorias como PHEVs (Plug-in Hybrid Electric Vehicle – automóvel híbrido plug-in), REEVs (Range Extender – extensor de alcance) e FCEVs (Fuel Cell Electric Vehicle – veículo com célula de combustível).

Historicamente, no início do século XX veículos elétricos tiveram um papel significativo no trânsito urbano. Contudo, com o avanço e a popularização dos veículos a combustão, além da expansão da rede de postos de combustíveis, os carros elétricos foram gradualmente substituídos. O interesse pela produção de veículos elétricos ressurgiu nos anos 1990, e na década de 2000, as baterias de lítio de alto desempenho começaram a ser adaptadas para esses veículos.

Em dezembro de 2018, havia cerca de 5,3 milhões de carros elétricos, incluindo os totalmente elétricos e os híbridos plug-in, em uso ao redor do mundo. Isso demonstra o crescimento e a aceitação crescente dos veículos elétricos no mercado automotivo global.

Vantagens e Desvantagens do Carro Elétrico

As vantagens dos veículos elétricos são significativas e contribuem tanto para a melhoria do meio ambiente quanto para a economia e saúde pública.

• Emissões Zero: Não emitem gases poluentes, sendo mais amigáveis ao meio ambiente.
• Menos Ruído: Operam de forma mais silenciosa em comparação com veículos a combustão.
• Eficiência Energética: Maior eficiência no uso de energia devido a menos atrito no motor.
• Condução Suave: Aceleração mais rápida e suave.

Diminuição da Poluição Ambiental

• Redução de Gases Nocivos: Veículos convencionais emitem gases como monóxido de carbono, que são prejudiciais à saúde humana e contribuem para problemas respiratórios e cardiovasculares. Além disso, gases de efeito estufa como o dióxido de carbono são grandes contribuintes para o aquecimento global e mudanças climáticas.
• Veículos Elétricos e Emissões Zero: Enquanto em movimento, os veículos elétricos não emitem gases de efeito estufa, sendo considerados de emissão zero. Contudo, é importante notar que há emissões associadas à fabricação dos veículos e de suas baterias.
• Diminuição da Poluição Sonora ou Redução do Ruído: As grandes metrópoles sofrem com a poluição sonora, que afeta negativamente a saúde, causando estresse, hipertensão e problemas circulatórios. Os veículos elétricos, por outro lado, operam de forma muito mais silenciosa comparados aos veículos com motores de combustão interna, contribuindo para um ambiente urbano mais tranquilo.

Poupança nos Combustíveis:

• Instabilidade do Preço do Petróleo: O preço do petróleo é notoriamente instável e tende a aumentar, impactando significativamente o orçamento das famílias.
• Eficiência Energética: Veículos elétricos são mais eficientes em termos de energia por distância percorrida do que os veículos de combustão interna. Isso se traduz em uma redução nos custos operacionais, já que o custo por quilômetro percorrido em um veículo elétrico é geralmente inferior.

Esses fatores tornam os veículos elétricos uma opção cada vez mais atraente, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico. À medida que a tecnologia de veículos elétricos continua a avançar e se tornar mais acessível, é provável que vejamos uma adoção ainda maior desses veículos em todo o mundo.

As desvantagens dos veículos elétricos são questões relevantes que devem ser consideradas no contexto da transição energética para formas de transporte mais sustentáveis.

Preço

• Alto Custo Inicial: Atualmente, os veículos elétricos ainda apresentam um preço de aquisição elevado em comparação com os veículos de combustão interna. Esse custo elevado se deve, em parte, ao preço das matérias-primas, como o cobre para os motores e o lítio para as baterias.
• Investimento em Infraestrutura: A necessidade de desenvolver e implementar uma nova infraestrutura para veículos elétricos, incluindo estações de carregamento, também contribui para o custo.

Autonomia

• Limitação de Distância: A autonomia dos veículos elétricos pode ser uma limitação, principalmente para modelos mais antigos ou de menor custo, que podem ter um alcance de apenas 100 a 200 km.
• Desenvolvimento Tecnológico: No entanto, a tecnologia de baterias está avançando rapidamente, aumentando a autonomia dos novos modelos.

Espaço Urbano

• Mesmo Espaço Ocupado: Os carros elétricos ocupam o mesmo espaço físico que os carros convencionais, não contribuindo para a redução do congestionamento ou necessidades de estacionamento nas cidades.

Outras Formas de Poluição Ambiental

• Poluição na Produção e Destruição: A fabricação e a eliminação de veículos elétricos, especialmente das baterias, também geram poluição. O impacto ambiental da produção de eletricidade, especialmente se originário de fontes não renováveis, também é uma consideração importante.
• Necessidade de Energia Renovável: Para maximizar os benefícios ambientais dos veículos elétricos, é crucial que sejam carregados com energia proveniente de fontes renováveis e sustentáveis. Esses fatores destacam que, embora os veículos elétricos sejam uma alternativa mais ecológica aos veículos a combustão, ainda existem desafios significativos que precisam ser abordados. Melhorias contínuas na tecnologia de baterias, redução de custos e transição para fontes de energia renováveis são essenciais para maximizar o potencial positivo dos veículos elétricos.

História do Carro Elétrico

A história do carro elétrico é uma jornada fascinante de inovação e desenvolvimento tecnológico que remonta ao início do século XIX.

Início da História (1828 – Início do século XX):

• Primeiros Desenvolvimentos: A história começa com Ányos Jedlik em 1828, que inventou o primeiro motor elétrico e mais tarde aplicou essa tecnologia em um protótipo de veículo. Outros pioneiros incluem Thomas Davenport e Robert Anderson, que também desenvolveram protótipos de veículos elétricos na década de 1830. Baterias de Chumbo-Ácido: Em 1859, Gaston Planté introduziu a primeira bateria chumbo-ácido, seguida por melhorias significativas feitas por Émile Alphonse Faure em 1881, facilitando a produção em massa e o uso em carros elétricos.

Concorrência com Veículos a Combustão (Final do século XIX – Início do século XX):

• Introdução do Carro a Combustão: Paralelamente ao desenvolvimento de carros elétricos, Karl Benz e Bertha Benz introduziram o carro a combustão interna em 1885. O La Jamais Contente: Em 1899, Camille Jenatzy projetou o “La Jamais Contente”, um carro elétrico que foi o primeiro a superar 100 km/h. Lohner-Porsche: Entre 1900 e 1905, o Lohner-Porsche foi produzido, sendo o primeiro veículo híbrido elétrico-gasolina e com características inovadoras como tração nas quatro rodas. Declínio dos Elétricos: A produção em massa de carros a combustão por Henry Ford e a descoberta de novas reservas de petróleo levaram ao declínio dos carros elétricos.

Veículos Elétricos no Espaço:

• Lunokhod 1 e LRV: O Lunokhod 1, um astromóvel não tripulado movido a energia solar, e o Lunar Roving Vehicle, um carro elétrico utilizado na Lua pela missão Apollo 15, são exemplos notáveis do uso de veículos elétricos fora da Terra.

Renascimento e Desafios Modernos (Anos 1990 – Atualidade):

• Retorno dos Elétricos: Com a crescente consciência ambiental e a necessidade de alternativas sustentáveis, houve um renovado interesse nos carros elétricos.
• Desafios da Atualidade: Embora a tecnologia tenha avançado, com melhorias na autonomia e tempos de recarga, os carros elétricos ainda enfrentam desafios como alto custo, infraestrutura de carregamento limitada e preocupações ambientais associadas à produção e eliminação de baterias.

Células de Combustível:

• Invenção e Desenvolvimento: A célula de combustível foi inventada por William Robert Grove em 1838 e mais tarde aprimorada para uso em veículos, como demonstrado por Roger Billings em 1991. Comparadas às baterias, as células de combustível oferecem vantagens como menor tempo de reabastecimento e maior autonomia.

Essa trajetória histórica dos carros elétricos reflete não apenas avanços tecnológicos, mas também mudanças nas prioridades sociais e ambientais, marcando um importante capítulo na história da mobilidade humana.

Como Funcionam os Carros Elétricos?

• Bateria: Armazena a energia elétrica necessária para alimentar o veículo. As baterias são recarregáveis e geralmente são de íon de lítio, oferecendo uma boa densidade de energia.
• Inversor: Converte a corrente elétrica contínua (DC) da bateria em corrente alternada (AC). Essa conversão é essencial porque o motor de indução do carro funciona com corrente alternada.
• Motor de Indução: Usa a corrente elétrica para gerar movimento. A eletricidade aciona o motor, que por sua vez faz as rodas girarem, propulsando o carro.
• Sistema de Recuperação de Energia: Captura a energia que seria perdida durante a frenagem e a converte de volta em eletricidade. Essa energia recuperada é então usada para recarregar a bateria, aumentando a eficiência do veículo.

O funcionamento de um veículo elétrico incorpora sofisticação técnica e engenhosidade, começando com a bateria de íons de lítio recarregável. Esta bateria serve como o reservatório primário de energia elétrica, armazenando energia em corrente contínua (DC). A transição dessa energia para uma forma utilizável pelo motor é realizada por um inversor, um componente crucial que converte a DC em corrente alternada (AC).

O coração do sistema de propulsão é o motor de indução AC. Este motor, eficiente e robusto, traduz a energia elétrica AC em energia mecânica, resultando na rotação das rodas do veículo. A ausência de processos de combustão interna elimina emissões de gases poluentes e ruídos excessivos, característicos dos motores a combustão.

Em relação à eficiência energética, os motores elétricos superam significativamente seus equivalentes a combustão, devido principalmente à redução do atrito interno e à otimização da transferência de energia. Este aumento de eficiência se manifesta em uma aceleração mais responsiva e em uma experiência de condução mais suave e controlada.

Um aspecto inovador dos veículos elétricos é o sistema de regeneração de energia cinética. Diferentemente dos veículos convencionais, onde a energia cinética gerada durante a frenagem se dissipa em forma de calor, nos veículos elétricos, essa energia é capturada e reconduzida ao sistema de armazenamento de energia. O processo envolve a conversão da energia cinética em energia elétrica, que é então redirecionada para a bateria, aumentando a eficiência geral do veículo e prolongando a autonomia da bateria.

Esses aspectos, juntos, refletem a engenhosidade e a avançada engenharia incorporada no design e na funcionalidade dos veículos elétricos, marcando um avanço significativo na tecnologia automotiva e contribuindo para um futuro mais sustentável.

Quais são os Tipos de Carros Elétricos?

Os carros elétricos são classificados em diferentes categorias com base em como utilizam a eletricidade e, em alguns casos, combustíveis fósseis.

Cada tipo de veículo elétrico oferece diferentes benefícios e limitações, variando desde a total independência de combustíveis fósseis dos BEVs até os HEVs, que combinam as tecnologias elétrica e a combustão para melhor eficiência e menor impacto ambiental.

A escolha entre esses tipos depende das necessidades de condução, acesso à infraestrutura de carregamento e preferências pessoais do usuário.

Plug-in Electric (PEV ou BEV – Battery Electric Vehicle):

Totalmente elétricos, movidos exclusivamente por eletricidade. Dependem inteiramente de suas baterias e precisam ser recarregados regularmente, ou seja, são 100% elétricos e obtêm sua energia exclusivamente de baterias recarregáveis. Esses veículos não possuem motor de combustão interna e dependem totalmente de estações de carregamento para recarregar suas baterias. Exemplos: Tesla Model S, Nissan Leaf.

Plug-in Hybrid (PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle):

Combina um motor elétrico com um motor de combustão interna. Pode ser recarregado plugando em uma fonte de energia externa e também usa combustível. Ou seja, funcionam com eletricidade e combustível fóssil. Possuem um motor elétrico e um motor de combustão interna. A bateria pode ser carregada conectando o veículo a uma fonte de energia externa. Quando a energia elétrica se esgota, o veículo pode automaticamente mudar para o modo de combustão, permitindo maior autonomia. Exemplos: Chevrolet Volt, Toyota Prius Plug-in.

Hybrid Electric (HEV – Hybrid Electric Vehicle):

São predominantemente movidos a combustível, mas também utilizam energia elétrica. Ao contrário dos PHEVs, eles não podem ser carregados em uma fonte externa. Em vez disso, sua bateria é recarregada por meio do sistema de recuperação de energia (como na frenagem regenerativa) e pelo motor a combustão. O motor elétrico auxilia o motor a combustão, melhorando a eficiência do combustível e reduzindo as emissões. Exemplos: Toyota Prius, Honda Accord Hybrid.

REEV (Range Extender Electric Vehicle):

Principalmente elétricos, mas com um pequeno motor de combustão interna para aumentar o alcance. O motor a combustão não aciona as rodas diretamente, apenas gera eletricidade para o motor elétrico.

FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle):

Utiliza células de combustível, geralmente de hidrogênio, para gerar eletricidade. Emite apenas água como subproduto, sendo uma das opções mais sustentáveis.

Como Carregar Bateria do Carro Elétrico?

Carregar a bateria de um carro elétrico é um processo relativamente simples, mas a velocidade de carregamento pode variar bastante dependendo do método utilizado. Aqui estão as principais formas de carregar um carro elétrico e o tempo aproximado para cada uma delas:

Carregamento em Tomada Residencial (Nível 1):

Utiliza uma tomada padrão de 120V (em alguns países, como nos EUA) ou 220V (em muitos outros países, incluindo o Brasil). É a forma mais lenta de carregamento, levando até 20 horas para uma carga completa, dependendo da capacidade da bateria e da velocidade de carregamento do veículo. Ideal para carregamentos noturnos ou quando o veículo está estacionado por longos períodos em casa.

Wallbox (Carregador de Parede – Nível 2):

Este é um carregador especial que pode ser instalado em residências ou locais de trabalho. Funciona com uma tensão mais alta (geralmente 240V) e oferece um carregamento mais rápido do que as tomadas residenciais padrão. O tempo de carregamento pode variar, mas geralmente leva cerca de 4 horas para uma carga completa.

Eletropostos de Carregamento Rápido (Nível 3 ou DC Fast Chargers):

Estações de carregamento público que oferecem a forma mais rápida de carregar veículos elétricos. Utilizam corrente contínua (DC) de alta potência para recarregar a bateria rapidamente. Podem carregar a bateria de um carro elétrico até 80% em cerca de 40 minutos, embora esse tempo possa variar dependendo do modelo do carro e da capacidade da bateria.

A quilometragem obtida por cada recarga varia consideravelmente entre os diferentes modelos de carros elétricos. Esta variação depende da capacidade da bateria (medida em kilowatt-hora, kWh) e da eficiência do veículo. De modo geral, uma carga completa pode proporcionar uma autonomia de 200 km a 350 km, mas alguns modelos de alta performance ou com baterias de maior capacidade podem oferecer ainda mais quilometragem por carga.

É importante notar que a forma ideal de carregamento pode depender do uso diário do veículo, da disponibilidade de infraestrutura de carregamento e da urgência de recarga. Carregadores rápidos são ideais para viagens longas ou quando se precisa de uma carga rápida, enquanto os carregadores de parede ou tomadas residenciais são mais adequados para carregamento noturno ou quando o veículo não está em uso.

Importância da Inovação Tecnológica Automotiva

A crescente popularidade dos carros elétricos no Brasil, conforme indicado pelo aumento significativo nas vendas reportado pela Associação Brasileira do Veículo Elétrico (ABVE), reflete uma tendência global em direção a uma mobilidade mais sustentável. Esse aumento de 77% nas vendas de veículos eletrificados em 2021 é um indicador importante de várias mudanças no mercado automotivo e na percepção do consumidor. Vamos explorar algumas razões e implicações dessa tendência:

Consciência Ambiental:

Há uma crescente conscientização sobre questões ambientais e mudanças climáticas, o que impulsiona a demanda por veículos mais sustentáveis. Carros elétricos, por não emitirem gases poluentes, são vistos como uma alternativa mais ecológica aos veículos tradicionais a combustão.

Políticas de Incentivo:

Governos ao redor do mundo, incluindo o Brasil, estão implementando políticas para incentivar a adoção de veículos elétricos, como benefícios fiscais, subsídios e investimentos em infraestrutura de carregamento.

Redução dos Custos de Propriedade:

Apesar dos preços de aquisição ainda serem relativamente altos, os custos operacionais de carros elétricos (como manutenção e energia) são geralmente mais baixos do que os de carros a combustão. A expectativa é que os custos de produção de veículos elétricos diminuam com o avanço tecnológico e a produção em maior escala.

Avanços Tecnológicos:

Melhorias contínuas na tecnologia de baterias estão aumentando a autonomia dos veículos elétricos, tornando-os mais práticos para o uso diário. A disponibilidade de modelos com diferentes capacidades e faixas de preço também está se expandindo, tornando-os acessíveis a um público mais amplo.

Preocupações com a Segurança Energética:

A dependência de combustíveis fósseis, cujos preços são voláteis e sujeitos a influências geopolíticas, é uma preocupação crescente. Veículos elétricos oferecem uma alternativa mais segura e sustentável, especialmente em países com potencial significativo para geração de energia renovável.

Mudança nos Hábitos de Consumo:

Consumidores estão cada vez mais buscando produtos que alinhem seus valores pessoais com suas escolhas de compra, incluindo veículos que respeitam o meio ambiente.

Perspectivas Futuras

Com base nessa tendência e nos fatores impulsionadores, é provável que a presença de veículos elétricos continue crescendo no Brasil e em todo o mundo. Além disso, a evolução da infraestrutura de carregamento e o desenvolvimento contínuo de tecnologias relacionadas a veículos elétricos desempenharão um papel crucial no apoio a essa transição para uma mobilidade mais sustentável.

Qual a Diferença entre Carro Elétrico e Carro Hibrido?

O carro elétrico é um veículo movido somente por eletricidade, sendo recarregado por meio de portas de carregamento de energia. Já o carro híbrido combina um propulsor de combustão a um propulsor elétrico. Assim, ele combina as duas formas de funcionamento em um único veículo.

Os híbridos podem utilizar a energia elétrica de diferentes formas, a depender do modelo e das condições de uso.

Enquanto alguns usam a eletricidade apenas para dar a partida no motor e manter os sistemas elétricos ativos, outros trafegam majoritariamente como carros elétricos, usando o propulsor a combustão somente quando o trajeto exige mais potência e velocidade.

Dúvidas Comuns Sobre Veículos Elétricos:

• Carregamento dos Carros Elétricos: Pode ser feito em tomadas residenciais (127V ou 220V), levando até 12 horas para uma carga completa. Carregadores Wallbox reduzem esse tempo para cerca de 3 a 4 horas. Eletropostos oferecem recargas rápidas em aproximadamente 30 minutos.
• Consumo de Energia: Os carros elétricos são eficientes no uso de energia. A autonomia varia de acordo com o modelo e a capacidade da bateria. O custo de recarga depende da tarifa de energia da região.
• Custo de Manutenção: Geralmente, mais barato do que os carros a combustão. Menos componentes mecânicos que necessitam manutenção regular.
• Risco de Choque: Estrutura projetada para isolar baterias e componentes elétricos. Sistema que interrompe automaticamente a corrente em caso de acidentes.
• Resistência à Água: Podem ser expostos à água sem riscos, como em chuvas ou lavagens.
• Regeneração de Energia: Aproveita a energia cinética da frenagem para recarregar a bateria.
• Bateria Descarregada: Em caso de esgotamento total da bateria, o carro deve ser removido da pista e rebocado.
• Consumo de Acessórios: Luzes, rádio e ar-condicionado têm consumo mínimo e não afetam significativamente a autonomia da bateria.
• Vício de Bateria: Baterias de íon de lítio não sofrem do “efeito memória” e, portanto, não ficam viciadas.

Essas respostas esclarecem aspectos essenciais sobre o funcionamento, manutenção e uso diário dos carros elétricos, ajudando consumidores e interessados a entenderem melhor esses veículos inovadores.

É Possível Financiar um Carro Elétrico?

Sim, financiar um carro elétrico no Brasil é uma opção viável e cada vez mais acessível. Com o aumento da popularidade e da demanda por veículos elétricos e híbridos, muitos bancos e instituições financeiras começaram a oferecer linhas de crédito específicas para a aquisição desses tipos de veículos. Aqui estão alguns pontos a considerar:

Linhas de Crédito Específicas:

Alguns bancos disponibilizam linhas de crédito especialmente destinadas à compra de carros elétricos e híbridos. Essas linhas de crédito podem oferecer condições mais favoráveis, como taxas de juros mais baixas e prazos de pagamento mais longos, comparadas aos financiamentos tradicionais de veículos.

Financiamento de Veículos Novos e Usados:

É possível financiar tanto carros elétricos novos quanto usados. A disponibilidade e as condições do financiamento podem variar dependendo do modelo e do ano do veículo.

Incentivos Governamentais e Descontos:

Em alguns casos, pode haver incentivos governamentais ou descontos oferecidos pelos fabricantes para a compra de veículos elétricos. Estes incentivos podem reduzir o custo total do veículo, tornando o financiamento mais acessível.

Pesquisa e Comparação:

É aconselhável pesquisar e comparar as diferentes opções de financiamento disponíveis. Verificar taxas de juros, prazos de financiamento, e outros termos e condições é crucial para encontrar a melhor opção.

Sustentabilidade e Economia a Longo Prazo:

Apesar do custo inicial mais alto, carros elétricos podem ser mais econômicos a longo prazo devido à economia de combustível e manutenção reduzida. O financiamento pode ser uma forma eficaz de superar a barreira do custo inicial elevado.

* Com informações de Wikipedia, TecnoBlog e MeuCarroNovo.

*Com informações do MercadoLivre e Wikipedia.