Como funciona um carro elétrico?

Como funciona um carro elétrico? Em vez de um motor a combustão, ele tem um motor elétrico alimentado por uma bateria grande. A energia dessa bateria gira as rodas. Como não há tanque de combustível nem escapamento, a lógica do carro muda desde o início.

O funcionamento é mais direto que o de um carro a gasolina. O caminho da energia segue uma sequência clara: da tomada à bateria, da bateria ao motor e do motor às rodas.

Explicado de forma simples

Pense num carro elétrico como um grande celular sobre rodas. A bateria guarda energia, como o celular guarda carga. Quando você acelera, essa energia é entregue ao motor, que a transforma em movimento.

A diferença está no tamanho. A bateria de um carro é muito maior que a de um celular, e precisa ser recarregada na tomada ou em um carregador próprio.

A bateria de tração

Segundo o DOE, o carro elétrico tem uma bateria de tração, que armazena eletricidade para o motor elétrico. Ela é o coração do veículo.

Esse tipo de carro é chamado de veículo totalmente elétrico, ou BEV, sigla em inglês para veículo elétrico a bateria. Ele precisa ser conectado a uma tomada ou a um equipamento de recarga para carregar a bateria.

Além da bateria de tração, existe uma bateria auxiliar. Segundo o DOE, ela fornece eletricidade para os acessórios do veículo.

Outra peça é o conversor CC/CC. Segundo o DOE, ele transforma a corrente contínua de alta tensão da bateria de tração em corrente de baixa tensão, usada nos acessórios e na recarga da bateria auxiliar.

O motor elétrico

O motor elétrico é a parte que transforma energia em movimento. Segundo o DOE, ele usa a energia da bateria de tração para girar as rodas. Em alguns veículos, o mesmo motor também faz o papel de gerador, algo que volta na frenagem.

Um carro totalmente elétrico também não tem os componentes típicos de combustível. Segundo o DOE, ele não tem bomba, linha ou tanque de combustível, e não produz gases pelo escapamento.

O DOE também descreve um sistema térmico, responsável por manter a temperatura adequada do motor, da eletrônica de potência e de outros componentes.

O controle da energia

Entre a bateria e o motor existe uma peça de eletrônica de potência, chamada de controlador. Segundo o DOE, ele gerencia o fluxo de energia que sai da bateria, controlando a velocidade do motor e o torque que ele produz.

É esse controlador que decide quanta força chega às rodas quando você pisa no acelerador.

Há ainda uma transmissão elétrica, que transfere a potência mecânica do motor para as rodas.

Como o carro é recarregado

Para recarregar, o carro é ligado a uma tomada ou a um carregador por uma porta de carga.

Segundo o DOE, esses equipamentos de recarga são chamados de equipamento de alimentação de veículos elétricos, ou EVSE, na sigla em inglês. Segundo o DOE, o carregador embarcado converte a eletricidade de corrente alternada que vem da rede em corrente contínua, que é a que a bateria armazena.

Durante a recarga, o sistema também monitora a bateria, acompanhando tensão, corrente, temperatura e o nível de carga.

A frenagem que devolve energia

Um dos recursos mais úteis é a frenagem regenerativa. Segundo o DOE e a EPA, ao frear, o motor elétrico funciona ao contrário: em vez de usar eletricidade para girar as rodas, as rodas em movimento giram o motor, que passa a gerar eletricidade. Essa eletricidade é guardada na bateria.

Na prática, parte da energia que seria desperdiçada na frenagem é recuperada. Segundo o DOE, a frenagem regenerativa é útil justamente porque recupera parte dessa energia, o que ajuda na autonomia.

Por que a cidade favorece o carro elétrico

Segundo o DOE, os carros elétricos são mais eficientes no trânsito urbano do que nas estradas. A cidade tem mais paradas, e cada parada é uma chance de recuperar energia com a frenagem regenerativa.

Na estrada, em alta velocidade, o carro enfrenta mais resistência do ar e gasta mais energia para se manter em movimento.

O que reduz a autonomia

A autonomia de um carro elétrico varia com as condições de uso.

Segundo o DOE, a autonomia dos carros elétricos é hoje geralmente menor que a dos carros a gasolina com tanque cheio. Mas a autonomia dos modelos novos aumenta, com baterias de maior energia, e os carregadores de alta potência ajudam a reduzir essa diferença.

A eficiência e a autonomia também variam muito conforme as condições de uso. Temperaturas extremas reduzem a autonomia, porque é preciso gastar energia para aquecer ou resfriar a cabine. Aceleração rápida também reduz a autonomia, comparada à aceleração gradual.

Carregar peso pesado ou subir ladeiras íngremes também pode diminuir a autonomia, segundo o mesmo órgão.

Emissões e custo

Segundo o DOE, há modelos totalmente elétricos leves e pesados disponíveis comercialmente.

Segundo a EPA, um carro totalmente elétrico é classificado como veículo de emissão zero localmente, porque não tem escapamento. O DOE observa, porém, que a produção de eletricidade pode contribuir para a poluição do ar.

Em geral, esses carros custam mais que modelos convencionais ou híbridos. Parte desse custo pode ser recuperada com a economia de combustível e com incentivos estaduais.

Mitos sobre os carros elétricos

“Carro elétrico não tem nenhuma emissão.” Parcialmente verdadeiro, mas enganoso. Ele não tem escapamento, mas a eletricidade usada para carregar pode vir de fontes que emitem poluentes.

“Carro elétrico não precisa de manutenção.” Mito. O motor tem menos peças, mas o carro ainda exige cuidados com a bateria e com os demais sistemas.

“Carro elétrico recupera toda a energia nas descidas.” Mito. A frenagem regenerativa devolve parte da energia do movimento, não toda.

Perguntas frequentes

Carro elétrico precisa de gasolina em algum momento?

Um carro totalmente elétrico não usa combustível. Ele precisa apenas de eletricidade para recarregar a bateria, seja em uma tomada, seja em um equipamento de recarga.

O carro elétrico pode ser recarregado em casa?

Segundo o DOE, o carro totalmente elétrico precisa ser conectado a uma tomada de parede ou a um equipamento de recarga para carregar a bateria.

Um carro elétrico é mais barato de usar?

Depende do uso. Segundo o DOE, a economia com combustível pode compensar parte do preço mais alto do veículo, e incentivos estaduais também ajudam.

Resumindo

• Um carro totalmente elétrico usa uma bateria de tração para alimentar um motor elétrico.

• O controlador gerencia a energia que chega ao motor, e o motor gira as rodas.

• A frenagem regenerativa devolve parte da energia do movimento para a bateria.

• Carros elétricos rendem mais na cidade do que na estrada, porque a cidade tem mais frenagens.

• Temperaturas extremas, aceleração rápida, peso e ladeiras podem reduzir a autonomia.

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Fontes

• U.S. Department of Energy, Alternative Fuels Data Center, How Do All-Electric Cars Work?: https://afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work

• U.S. Department of Energy, Alternative Fuels Data Center, All-Electric Vehicles: https://afdc.energy.gov/vehicles/electric-basics-ev

• U.S. Department of Energy e EPA, FuelEconomy.gov, Hybrid overview: https://www.fueleconomy.gov/feg/hybridAnimation/hybrid/hybridoverview.html