Tendências tecnológicas da mobilidade elétrica: novidades para os carros elétricos em 2023
Os carros elétricos serão mais potentes, a tecnologia das baterias e dos motores continuarão a desenvolver-se e os sistemas de assistência serão cada vez mais inteligentes. Apresentamos-lhe uma visão geral das atuais tendências tecnológicas na mobilidade elétrica.
Ainda só estamos no princípio das potencialidades que os carros elétricos têm para oferecer. Os motores elétricos, as baterias e os sistemas de assistência serão cada vez mais eficientes. A concorrência global pela melhor autonomia, desempenho e conforto está ao rubro. Neste contexto, a relação potência/peso desempenha um papel importante. As baterias são pesadas. Os carros elétricos pesam até 30% mais do que os seus homólogos com motor de combustão, independentemente da classe ou categoria do veículo. Por isso, o grande desafio do futuro é a redução do peso, bem como do aumento da potência da bateria e da sua autonomia. No entanto, em última análise, um carro elétrico deve ter um preço apelativo e aceitável para que seja acessível a todos. Este último objetivo pode ser otimizado e alcançado com tecnologias inteligentes e um aumento da produção.
Tendência tecnológica 1: Tecnologia de propulsão
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.shy /> 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.
Tendência tecnológica 2: Tecnologia das baterias
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.shy /> 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!
In conjunction with the vehicle's air-conditioning system, electric cars consequently have a highly complex and sophisticated thermal management system made up of several cooling circuits and various cooling media systems. For that reason HELLA connects the cooling circuits for the battery, the electric motor and the vehicle interior in one unit with the so-called Coolant Control Hub (CCH). As a result of such centralisation, the CCH provides for a higher degree of efficiency, shorter charging times and also for longer ranges to be achieved. And all the thermal energies can be optimally distributed.
Technology trend 4: Passenger compartment climate control
In modern electric cars, electric low-voltage or high-voltage heaters and air or water heaters are used to heat the interior and to condition the high-voltage batteries. With air heating, similar to the system used by a hair dryer, air flows over heating coils, which then warm it. PTC (Positive Temperature Coefficients) heating elements are used. With a water heater, water is heated in a circuit – also electrically – and in this way heat is then released into the vehicle interior.
A more efficient solution is the additional use of a heat pump. A PTC auxiliary heater is only used for high heating requirements or when heat is needed quickly. The heat pump extracts thermal energy even from the cold, outside air in winter. It is thus possible to convert up to three kilowatt-hours of energy into heat from one kilowatt-hour from the battery cells of an e-car. And it can be done even more effectively: the electric motor and the batteries themselves also generate heat, albeit to a small extent. This waste heat can also be used to augment vehicle interior heating.
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.shy /> 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.
Tendência tecnológica 6: Tecnologia dos pneus
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 ruídoshy /> - Uma elevada resistência ao binário ou à abrasão. Nos veículos elétricos, o binário particularmente elevado está imediatamente disponívelshy /> - A resistência ao rolamento — quanto menor, maior a autonomiashy /> - O índice de carga, isto é, a capacidade de carga do pneu que alguns fabricantes de pneus adaptam, devido ao maior peso do veículo
Consequências para o Aftermarket
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"!
