Motores e Unidades de Transmissão

À medida que a indústria automóvel se desloca rapidamente para a eletrificação, o coração dos veículos elétricos (EVs) reside nos seus motores e unidades de transmissão. Com uma diversa gama de tipos de motor e inversores complexos, compreender as complexidades destes componentes é crucial para entender o funcionamento interno dos veículos elétricos.

Neste extenso artigo, iremos analisar detalhadamente os motores e unidades de transmissão para veículos elétricos, examinando os vários tipos de motor habitualmente utilizados em veículos elétricos (EVs), explorando as complexidades do inversor e aprofundando o papel crítico que estes componentes desempenham no impulso do futuro dos transportes.

Primeiro, explicaremos os princípios comuns dos motores elétricos.

De seguida, exploraremos os diferentes tipos de motores utilizados em veículos elétricos, desde os motores de ímanes permanentes até aos motores de indução.

Examinaremos as suas características únicas, vantagens e limitações, e forneceremos informações sobre os seus princípios de funcionamento e eficiência.

De seguida, iremos aprofundar o papel do inversor, que atua como o cérebro do sistema de acionamento do motor, convertendo a energia DC da bateria em energia AC para impulsionar o motor.

Exploraremos as complexidades do design do inversor, incluindo as suas várias estratégias de controlo, gestão térmica e eletrónica de potência, e destacaremos o seu papel crítico na otimização do desempenho do motor.

Além disso, discutiremos a integração de motores e unidades de transmissão em veículos elétricos, incluindo o seu posicionamento, sistemas de refrigeração e eficiência global do sistema.

Também examinaremos o impacto do design dos motores e das unidades de transmissão em fatores como a autonomia do veículo, o desempenho e o tempo de carregamento, e destacaremos os mais recentes avanços tecnológicos nesta área.

Por fim, exploraremos as perspetivas de futuros desenvolvimentos de motores e unidades de transmissão para veículos elétricos, incluindo avanços na tecnologia de motores, melhorias na eletrónica de potência e tendências emergentes, como o carregamento sem fios e as baterias de estado sólido. Discutiremos também os desafios e oportunidades associados a estas tecnologias e o seu potencial impacto no futuro da mobilidade elétrica.

Quer seja um entusiasta de veículos elétricos (EVs), um engenheiro automóvel ou simplesmente curioso sobre o funcionamento interno dos veículos elétricos, este artigo abrangente proporcionará uma compreensão profunda dos motores e das unidades de transmissão, lançando luz sobre as tecnologias de ponta que impulsionam o futuro dos transportes. Junte-se a nós nesta emocionante viagem ao mundo da propulsão de veículos elétricos, descobrindo os segredos que estão por detrás da potência que impulsiona o futuro da mobilidade.

Como funcionam os motores elétricos?

Embora existam vários tipos de motores elétricos, os princípios são os mesmos. Os motores elétricos funcionam com base nos princípios do electromagnetismo. Consistem num estator e num rotor, sendo o estator a parte estacionária e o rotor a parte rotativa.

O estator contém enrolamentos ligados a uma fonte de energia, que geram uma corrente elétrica que flui através dos enrolamentos, criando um campo magnético.

O rotor, por outro lado, contém ímanes ou enrolamentos e, quando o campo magnético gerado pelo estator interage com os ímanes ou enrolamentos do rotor, cria uma força que faz com que o rotor gire. Este movimento de rotação é então transferido para a carga mecânica, como as rodas de um veículo, que impulsiona o veículo para a frente.

O controlador do motor regula a direção e a velocidade da rotação do motor, variando a corrente que flui através dos enrolamentos do estator, o que altera a intensidade e a orientação do campo magnético. Esta técnica permite um controlo preciso do desempenho do motor, incluindo binário, velocidade e potência de saída.

Diferentes tipos de motores elétricos, como os de ímanes permanentes e de indução, têm designs e princípios operacionais variados. No entanto, todos dependem da interação entre campos magnéticos e correntes elétricas para gerar movimento.

Motores de indução

Os motores de indução, também conhecidos como motores assíncronos, são um tipo de motor elétrico amplamente utilizado em veículos elétricos (EVs) pelas suas características únicas e vantagens.

Saiba mais sobre motores de indução.

Motores síncronos de ímanes permanentes

Os motores síncronos são um tipo de motor elétrico também utilizado em veículos elétricos (EVs) para propulsão, mas operam de forma diferente dos motores assíncronos. Os motores síncronos requerem uma ligação física entre o rotor e o estator, tipicamente através de ímanes permanentes, o que os diferencia dos motores assíncronos, que dependem da indução eletromagnética.

Saiba mais sobre PMSM.

Motor síncrono de rotor bobinado

Um motor síncrono de rotor bobinado, também conhecido como motor síncrono de anéis deslizantes, é um tipo de motor elétrico que combina características dos motores síncronos e dos motores de indução de rotor bobinado.

Saiba mais sobre WRSM.

O Inversor

O inversor é um componente crucial da unidade de transmissão de um veículo elétrico (EV). É responsável por converter a corrente contínua (DC) armazenada na bateria do veículo em corrente alternada (AC), a qual é usada para alimentar o motor elétrico que move as rodas do EV.

Saiba mais sobre o inversor.

Refrigeração do Motor

A refrigeração é um aspeto importante do design de motores elétricos em veículos elétricos (EVs) para garantir desempenho, eficiência e fiabilidade ótimos.

Saiba tudo sobre refrigeração

Engrenagens

Os veículos elétricos (EVs) tipicamente utilizam vários tipos de caixas de velocidades nas suas unidades de transmissão, dependendo do design específico e dos requisitos do automóvel.

Saiba tudo sobre engrenagens.

Configuração do Motor

Os veículos elétricos (EVs) podem utilizar várias configurações de motor, dependendo do design específico e dos requisitos do automóvel. Algumas das configurações típicas de motor utilizadas em EVs incluem:

Configuração de motor único: Numa configuração de motor único, um único motor elétrico é utilizado para impulsionar o veículo. Este motor pode ser um motor síncrono de ímanes permanentes (PMSM) ou um motor assíncrono ou de indução (ASM). Ele aciona as rodas dianteiras ou traseiras do veículo.

Configuração de motor duplo: Numa configuração de motor duplo, são utilizados dois motores elétricos, tipicamente um para cada eixo ou roda. Esta configuração permite uma distribuição de binário mais precisa entre as rodas dianteiras e traseiras, permitindo um melhor controlo de tração e desempenho aprimorado, especialmente em configurações de tração integral (AWD). Os motores podem ser PMSM, WRSM, ASM ou uma combinação destes.

Configuração tri-motor: Uma configuração tri-motor é semelhante ao design de motor duplo, mas com três motores elétricos em vez de dois. Esta configuração é rara e usada em modelos de alto desempenho, como o Tesla Model S Plaid e o Audi SQ8 e-tron. Uma vantagem é a possibilidade de vectorização de binário.

Configuração quad motor: Uma configuração quad motor tem um motor para cada roda. Aqui estão algumas das vantagens de ter quatro motores num veículo elétrico (EV):

Controlo de tração preciso: Cada motor pode ajustar independentemente o binário em cada roda, consoante as condições da estrada e as indicações do condutor. Isto pode melhorar a estabilidade, a condução e a segurança do veículo, especialmente em situações fora de estrada e de neve. Por exemplo, o quad motor do Rivian R1S pode utilizar uma funcionalidade chamada "tank turn" para girar no local, rodando as rodas de um lado numa direção e as do outro lado na direção oposta
Vectorização de binário: Cada motor pode também variar o binário em cada roda para melhorar a direção e o comportamento em curva do veículo. Isto pode reduzir o sobrevirar e o subvirar, problemas comuns em veículos convencionais. A vectorização de binário pode também tornar o veículo mais ágil, responsivo e divertido de conduzir.

Alguns modelos com configuração quad motor são:

A seguir, pode ver o Rivian R1T Quad motor a efetuar um "tank turn" com a configuração quad motor.