Tendências tecnológicas da mobilidade elétrica: novidades para os carros elétricos em 2023

A propulsão elétrica aparenta ser menos complexa do que a do motor de combustão. À primeira vista, isto parece ser correto, uma vez que a tecnologia complexa do motor e da transmissão não é necessária. Além disso, é possível abdicar completamente do sistema de pós-tratamento dos gases de escape. Por outro lado, a cadeia cinemática elétrica requer uma eletrónica de potência complexa, bem como uma gestão térmica e de carregamento também bastante complexas.

Existem diferentes formas de estruturar o motor elétrico e a eletrónica de potência: separadamente ou formando uma unidade. Para reduzir os custos, muitos fabricantes de automóveis apostam em unidades de propulsão completas. Estas incluem, além da máquina elétrica (400-800V) e da eletrónica de potência, uma caixa de velocidades de uma ou duas velocidades. No segmento dos veículos utilitários, até os sistemas de travagem, incluindo a função de recuperação, fazem por vezes parte da unidade de propulsão, formando um eixo elétrico completo. Em particular os fabricantes de veículos desportivos, apostam na utilização de uma máquina elétrica por eixo criando, assim, um veículo com tração integral. A vantagem: o sistema eletrónico consegue controlar os motores separadamente, considerando fatores como carga, situação de condução e condições climatéricas, para distribuir os binários com precisão por cada roda (cada roda individual > vetorização do binário). Geralmente, são utilizados motores síncronos de excitação permanente no eixo motriz. Nas versões com tração integral, é utilizado um motor assíncrono. As novas tecnologias, como os semicondutores de carboneto de silício ou o enrolamento tipo Hairpin no estator, melhoram o desempenho do motor.

A par da redução do peso e dos custos, a densidade energética é outro fator decisivo nas baterias. Atualmente, as baterias de iões de lítio são as mais utilizadas. Esta tecnologia está comprovada, a vida útil é boa, é segura e é fiável. Mas também existem desvantagens: as baterias de iões de lítio são pesadas e os tempos de carregamento são relativamente longos. Contudo, as tecnologias de carregamento rápido têm de continuar a estabelecer-se, o que também depende do desempenho da infraestrutura da rede. Os custos também são relativamente elevados. No entanto, irão baixar à medida que a produção for aumentando. Além disso, as baterias de iões de lítio contêm materiais que podem ser nocivos para o ambiente, se forem reciclados incorretamente. Mas também os processos de reciclagem estão em constante desenvolvimento e aperfeiçoamento.

Uma alternativa promissora às baterias de iões de lítio são as baterias de estado sólido. Nesta tecnologia não são utilizados eletrólitos líquidos. A vantagem desta tecnologia consiste na maior densidade energética e na maior segurança. Estão também a ser desenvolvidas baterias de iões de sódio e de zinco-ar. Particularmente interessante é a bateria SALD (Spatial-Atom-Layer-Deposition). Esta versão aposta na aplicação de nanotecnologia, com base na tecnologia de iões de lítio. No futuro, os carros elétricos deverão ter uma autonomia muito superior a 1000 km. O tempo de carregamento deverá ser cinco vezes mais rápido. Portanto, no âmbito da tecnologia das baterias esperam-nos muitas novidades e inovações!

Em combinação com o sistema de ar condicionado do veículo, os carros elétricos dispõem, portanto, de um sistema de gestão térmica altamente complexo e sofisticado, composto por vários circuitos de refrigeração e diferentes fluidos de refrigeração. Por isso, a HELLA combina os circuitos de refrigeração da bateria, do motor elétrico e do habitáculo do veículo numa única unidade com o Coolant Control Hub (CCH). Através desta centralização, o CCH permite uma maior eficiência, autonomia e tempos de carregamento mais curtos. As energias térmicas podem ser distribuídas de forma otimizada.

Nos carros elétricos modernos são utilizados aquecedores elétricos de ar ou de água, de baixa ou alta voltagem, para aquecer o habitáculo e para condicionar as baterias de alta voltagem. No caso do aquecimento do ar, semelhante ao que acontece num secador de cabelo, o ar é conduzido por resistências de aquecimento que o aquecem. Neste caso, são utilizados elementos de aquecimento PTC (Positive Temperature Coefficients). No caso do aquecedor de água, a água é aquecida eletricamente num circuito e depois o calor é libertado para o interior do habitáculo do veículo.

Uma solução mais eficiente é a utilização complementar de uma bomba de calor. Um aquecedor adicional PTC só é utilizado em situações em que é necessário um aquecimento rápido e elevado. A bomba de calor consegue até extrair energia térmica do ar exterior frio nos meses de inverno. Assim, é possível converter um quilowatt-hora, das células da bateria do carro elétrico, em calor, que corresponde até três quilowatts-hora. Contudo, existe uma forma ainda mais eficiente: o próprio motor elétrico e as baterias também geram calor, embora em pequenas quantidades. Este calor residual também pode ser utilizado complementarmente para aquecer o habitáculo.

O processo de carregamento é naturalmente eletroespecífico: o atuador eletrónico das tampas de carregamento (eLA) da HELLA, por exemplo, apoia o processo de carregamento. Com a ajuda do eLA, podem ser integradas adicionalmente funções especiais que oferecem maior conforto e segurança. Componentes luminosos inovadores permitem visualizar o estado da bateria, bem como o modo de carregamento. Outra característica dos carros elétricos, que na sua essência é positiva, é que estes são extremamente silenciosos. Contudo, no ambiente urbano esta característica é potencialmente perigosa para os peões e ciclistas. Os veículos elétricos simplesmente não são ouvidos. Para essas situações, o sistema de aviso acústico AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) da HELLA, proporciona uma maior presença acústica no tráfego rodoviário a baixa velocidade. Este simula virtualmente o ruído de um motor de combustão. Desta forma, o AVAS contribui para a segurança rodoviária e os veículos são notados.

Em termos gerais, os pneus dos carros elétricos não diferem dos pneus dos veículos com motores de combustão. Estes são alvo dos mesmos requisitos. Assim, por exemplo, uma boa aderência em piso molhado e um bom desempenho de travagem são igualmente importantes. No entanto, existem quatro características específicas para os veículos elétricos que são essenciais.

- Um comportamento de rolamento silencioso, uma vez que o próprio veículo elétrico não produz praticamente nenhum ruído - Uma elevada resistência ao binário ou à abrasão. Nos veículos elétricos, o binário particularmente elevado está imediatamente disponível - A resistência ao rolamento — quanto menor, maior a autonomia - O índice de carga, isto é, a capacidade de carga do pneu que alguns fabricantes de pneus adaptam, devido ao maior peso do veículo

O carro elétrico dispõe de menos componentes de transmissão que precisam de ser regularmente inspecionados e mantidos. O óleo do motor e da transmissão também não é necessário, embora sejam utilizados óleos não condutores para a lubrificação e dissipação térmica nas unidades de propulsão elétrica. A gestão térmica será essencial no futuro da oficina automóvel. Neste contexto, os peritos comparam este novo serviço na manutenção dos carros elétricos à “mudança do óleo”, uma vez a manutenção do sistema de gestão térmica requer a mudança de fluidos de refrigeração. Além disso, pode presumir-se, por exemplo, que os componentes do sistema de suspensão, como os rolamentos ou amortecedores, serão sujeitos a um maior desgaste. Os carros elétricos são pura e simplesmente mais pesados e, em alguns casos, têm uma potência muito mais elevada.

Para dominar a nova tecnologia, os colaboradores das oficinas automóveis terão de receber formação especializada e contínua. São necessárias várias qualificações para poder trabalhar com veículos de alta voltagem. A HELLA oferece cursos de formação completos para esse fim. Outro fator a não esquecer é o novo equipamento necessário na oficina. Este pode incluir um novo elevador, devido ao peso elevado dos veículos elétricos, mas também o local de trabalho tem de ser equipado com o respetivo equipamento de segurança. Resumindo, as oficinas não terão falta de trabalho. Antes pelo contrário: esperam-nas novas tarefas de "alta tensão"!