Partes de um motor elétrico

Partes de um motor elétrico

Em artigo anterior discutimos quais eram as partes de um motor de combustão de carro. Agora é hora de fazer o mesmo mas com veículos elétricos (EVs), ou seja, apresentamos as partes de um motor elétrico. Assim você conhecerá um pouco mais de perto quais são as entranhas de um motor desse tipo e o que o faz funcionar.

Recorde-se que estes veículos elétricos se transformaram no presente e no futuro, embora existem outras alternativas que podem ser ainda mais amigas do ambiente que esse tipo de mobilidade elétrica. Mas, seja como for, vivemos com eles e você deve conhecê-los:

Partes da plataforma de um veículo elétrico

Uma das maiores diferenças em relação aos veículos de combustão interna nos veículos elétricos está justamente sob o capô. do carro, e até mesmo na parte inferior da carroceria, já que nos carros elétricos as baterias são distribuídas abaixo do habitáculo do carro para melhor distribuir o peso.

Além disso, você deve saber que, com esses veículos elétricos, você não precisa do motor e da transmissão convencionais que vemos nos veículos alternativos de combustão interna. Porém, nas elétricas encontramos várias peças que não estão presentes nos de combustão, e que são vitais para o funcionamento destes veículos. Então vamos ver essas partes:

Motor elétrico

Motor CC x Motor CA

El motor elétrico É aquele que converte a energia elétrica que vem da bateria, ou de outras unidades, em energia cinética para poder movimentar as rodas e movimentar o veículo. Esses motores são bastante convencionais, como os que podem ser encontrados em outros eletrodomésticos, mas maiores e mais potentes, e geralmente são vários, em vez de um único motor central como no caso dos motores de combustão.

Estes motores praticamente não fazem barulho, e as vibrações são quase inexistentes, pelo que proporcionam maior conforto e menos poluição sonora. Além disso, esses motores não emitem gases de nenhum tipo, e o trem de força desses veículos elétricos é menor, o que proporciona um espaço adicional que pode ser usado para diferentes finalidades, como ampliar a cabine, um porta-malas ou mais espaço para armazenamento, etc.

Também não devemos esquecer que esses veículos geralmente também têm o que é conhecido como freio regenerativo, ou seja, algo parecido com o KERS do F1 ou MGU-K, embora seja um conceito que vem sendo usado em trens há muitos anos. Trata-se de fazer com que esses motores funcionem também como geradores elétricos. Você já sabe que os motores são reversíveis, se você aplicar energia a eles eles podem girar e se você os fizer girar eles podem produzir energia. Dessa forma, quando você desacelera ou freia, eles podem auxiliar na frenagem e converter essa energia em eletricidade para armazenar na bateria para uso futuro.

Finalmente, deve-se dizer que os motores elétricos desses veículos podem ser de dois tipos, Motores CC ou de corrente contínua e motores CA ou de corrente alternada. A diferença entre os dois é, claro, o tipo de corrente que utilizam para funcionar. Se você está se perguntando sobre o que levar em conta entre os dois conceitos, aqui resumi os mais importantes:

  • Os motores CC funcionam com corrente contínua, os motores CA funcionam com corrente alternada.
  • Os motores CC regulam a velocidade de rotação por meio de inversores de frequência, enquanto os motores CA utilizam a tensão como forma de aumentar a velocidade.
  • Nos motores CC o torque do motor depende do campo girante, enquanto nos motores CA o torque do motor é proporcional à corrente do indutor e ao fluxo do campo magnético do indutor.
  • Em motores DC você tem um torque de partida muito mais forte, em motores AC é mais suave.
  • As partes básicas de um motor CC são o estator e o rotor, enquanto nos motores CA temos a armadura, o indutor e o coletor.
  • Os motores DC são mais baratos de fabricar do que os motores AC.
  • Enquanto os motores DC podem fornecer maior precisão, os motores AC podem ser melhores para trabalhos mais pesados.

redutor / transmissão

redutor, transmissão

Assim como a transmissão dos motores a combustão, os elétricos também precisam de algum mecanismo para transmitir força mecânica às rodas quando necessário ou para desengatá-la. A vantagem é que eles não exigem transmissões multivelocidade, mas são mais contínuos nesse sentido. Mas você verá uma unidade chamada redutor.

E é isso, esses motores CC/AC tem um RPM de rotação muito maior que os gerados pelos motores de combustão interna, então deve ter algo para abaixe esses RPMs para aqueles mais adequados para o powertrain. Isso geralmente é feito por uma série de engrenagens de redução.

baterias de tração

bateria do motor elétrico

La bateria (também conhecida como EVB) É outro dos componentes essenciais de um veículo elétrico, pois atua como um “tanque de combustível” para fornecer a energia necessária aos motores (e também a armazena se tiver um sistema de recuperação de energia, como a frenagem regenerativa). Estas baterias podem ser de vários tipos, como as à base de lítio, embora também existam alguns veículos que utilizam outros tipos.

Eles ficam na área intermediária do carro, sob o compartimento de passageiros. É pura questão de centralizar os pesos desses elementos para criar um carro com a dinâmica veicular mais estável possível. Lembre-se de que essas baterias costumam ser bastante pesadas, ainda mais se considerarmos que os veículos elétricos precisam de uma grande quantidade de energia para operar em altas velocidades e possuem uma grande autonomia de centenas de quilômetros.

Tal como acontece com outras baterias para dispositivos móveis ou portáteis, entre outros equipamentos alimentados por bateria, estas tendem a se deteriorar com o tempo. Eles toleram apenas um certo número de ciclos de carga. A partir desse momento, a capacidade dessas baterias diminuirá, de modo que a autonomia durará cada vez menos, até que a unidade precise ser substituída.

como você deve saber, a capacidade de armazenamento de energia pode ser medida em kWh ou Ah. Isso indica quantos watts ele pode fornecer por uma hora ou quantos amperes pode fornecer aos motores por uma hora. Por exemplo, imagine uma bateria de 80 kWh, neste caso, ela poderia fornecer 80.000 watts por uma hora, ou o que é o mesmo, 160.000 watts em meia hora, ou talvez 40.000 watts por 2 horas... a demanda, podem durar mais ou menos.

Você pode pensar que se as baterias de maior capacidade podem ter maior autonomia e fornecer maior quantidade de energia, o ideal será montar as baterias com maiores capacidades no veículo elétrico. Por outro lado, não é assim, pois isso significa adicionar mais peso e volume ao veículo. Por esta razão, um compromisso ou equilíbrio deve ser encontrado entre capacidade e peso-volume. Baterias menores e mais leves podem ser perfeitas para a condução urbana, enquanto as maiores podem ser adequadas para veículos que percorrem distâncias maiores.

Unidade de controle de energia elétrica EPCU

EPCU ou Unidade de Controle de Energia Elétrica É uma unidade que monitora principalmente o estado de carga/descarga da célula, mas quando detecta algo errado, ajusta automaticamente através de um mecanismo de relé, para abrir ou fechar outros circuitos.

A EPCU é responsável por controlar o fluxo de energia elétrica para o veículo e também inclui um inversor, um Conversor CC-CC de Baixa Tensão (LDC), o BMS e uma Unidade de Controle do Veículo (VCU). Assim, ele supervisiona quase todos mecanismos de controle potência do veículo, como motores, frenagem regenerativa, gerenciamento de carga e alimentação para todos os sistemas eletrônicos.

BMS

El BMS (Battery Management System), ou sistema de gerenciamento de bateria, é um dispositivo eletrônico que serve para gerenciar as células da bateria, para que todas funcionem juntas como se fossem uma só. Lembre-se de que as baterias podem ter dezenas de milhares de células e, para otimizar a durabilidade e o desempenho, elas devem ser bem gerenciadas por este sistema.

Inversor

El investidor É um elemento capaz de converter a corrente contínua da bateria em corrente alternada, que será então utilizada para motores de corrente alternada, controlando assim sua velocidade de aceleração e desaceleração. Nos casos em que forem utilizados motores CC, esta etapa não será necessária.

Além disso, o investidor ele também pode converter corrente alternada gerada durante a frenagem regenerativa em corrente contínua para carregar as baterias.

A propósito, devemos diferenciar o inversor do carregador integrado (OBC) ou, também conhecido como shiploader. O OBC é usado para converter CA de carregadores lentos tradicionais de tomadas domésticas em CC. Isso pode fazer com que pareça a função do inversor, mas enquanto o inversor é para aceleração/desaceleração e o OCB é para carregar as baterias nos plug-ins (não é necessário no carregamento rápido, pois os carregadores rápidos já fornecem DC diretamente).

LDC

Não confunda o inversor com o LDC ou Conversor DC-DC de Baixa Tensão. Enquanto o inversor trabalha com altas tensões, este outro dispositivo trabalha com baixas tensões. É capaz de converter a eletricidade de alta tensão que vem das baterias do veículo para uma baixa tensão de 12V. Assim, pode alimentar vários sistemas eletrónicos auxiliares do veículo, como a tomada 12v ou o isqueiro, as luzes, a eletrónica incorporada no veículo, etc. Observe que a bateria de tração fornece uma tensão constante. Mas diferentes componentes de veículos têm requisitos diferentes.

VCU

É a unidade de controle desses veículos, ou seja, como o ECU sobre o qual já falamos antes neste blog. Basicamente é um sistema de controle para todos os subsistemas do veículo.

sistema térmico

Resfriamento da bateria

Fonte: CFD Flow Engineering

Quanto a sistema térmico, aqui devemos diferenciar entre dois sistemas diferentes:

  • Sistema de refrigeração: É o sistema de gestão térmica que funciona quando as temperaturas de funcionamento dos principais componentes do veículo elétrico são muito elevadas, como o motor elétrico, o controlador, as baterias, etc. Ele costuma usar soluções combinadas baseadas em resfriamento termoelétrico, resfriamento por ar forçado e resfriamento líquido.
  • Sistema de aquecimento da bateria: É um sistema que coloca as baterias em uma temperatura operacional mais adequada quando estão em temperaturas muito baixas, já que em baixas temperaturas a capacidade e a velocidade de carregamento diminuem. O aquecedor, portanto, evita problemas sazonais de desempenho e torna as cargas mais eficientes.

Porto de carga

plugue de carro híbrido

El Porto de carga, como o próprio nome sugere, é o conector onde o carregador veicular é conectado para recarregar as baterias. Ou seja, a tomada por onde a fonte de alimentação CC entrará nas células da bateria para que sejam carregadas. Geralmente, essa porta está localizada na parte traseira do veículo, onde havia a entrada de combustível para reabastecer, enquanto em outros modelos fica na frente.

baterias auxiliares

baterias

Finalmente, também pode haver baterias auxiliares, que são a fonte de energia elétrica para outros acessórios de veículos elétricos. Por exemplo, pode fazer com que alguns sistemas funcionem mesmo com o carro parado, ou evitar a queda de tensão produzida durante o arranque do motor que poderia afetar o sistema elétrico, etc.


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