Porque as frotas autónomas estão a tornar-se elétricas

A condução autónoma não exige um grupo motopropulsor elétrico, porque a direção, a travagem, a perceção e a tomada de decisões são, em grande medida, independentes da forma como a energia de propulsão é armazenada. A ligação é prática, e não inevitável: o controlo, a arquitetura elétrica, a economia das frotas e a integração física alinham-se muitas vezes, enquanto os sensores e o processamento impõem uma penalização energética real.

O que a propulsão elétrica oferece

Os motores elétricos respondem de forma rápida e precisa aos comandos de binário. Isso ajuda um controlador de movimento a proporcionar uma aceleração suave e a coordenar a tração num ou mais eixos motrizes.

A travagem regenerativa proporciona ao controlador outra via de desaceleração, mas também acrescenta complexidade. A regeneração disponível varia com o estado de carga e a temperatura da bateria, os limites do motor e a aderência dos pneus. O controlo automatizado tem de combinar a regeneração com a travagem por fricção para que a desaceleração solicitada se mantenha consistente.

Nada disto torna um veículo elétrico autónomo. Os veículos a combustão e híbridos também utilizam aceleradores eletrónicos, controlo de estabilidade, direção assistida elétrica e travões controlados eletronicamente. A vantagem é que as plataformas de veículos elétricos reúnem habitualmente estes controlos numa arquitetura elétrica mais recente.

Alimentação e arquitetura da plataforma

Uma pilha de condução automatizada necessita de alimentação contínua de baixa tensão para sensores, computadores, redes, limpeza e arrefecimento. A bateria de tração de um veículo elétrico pode suportar essa carga através de conversores CC-CC, mesmo quando as rodas necessitam de pouca potência.

A bateria não substitui uma arquitetura de segurança. Os projetos de nível 3 e nível 4 podem exigir vias de alimentação independentes, encerramento controlado e energia de reserva suficiente para alcançar uma condição de risco mínimo após uma falha.

As plataformas modernas de veículos elétricos também tendem a utilizar processamento centralizado ou por zonas, redes de alta velocidade no veículo e subsistemas controlados por software. Estes elementos são úteis para a automatização, mas são opções de conceção e não propriedades da propulsão elétrica. Um veículo elétrico mal integrado não obtém uma vantagem apenas por ter uma bateria.

Integração física e no veículo

Uma plataforma tipo skate para veículos elétricos pode oferecer flexibilidade na disposição do habitáculo e dos equipamentos, embora a bateria ocupe grande parte do volume sob o piso. Os veículos autónomos concebidos especificamente podem aproveitar a ausência de um motor de combustão e de uma transmissão convencional para dispor de outra forma o arrefecimento, o processamento, a alimentação redundante e o espaço para passageiros.

A colocação dos sensores continua a criar conflitos. Os módulos no tejadilho afetam a altura e a resistência aerodinâmica; os sensores baixos acumulam salpicos e sujidade; os para-choques estão expostos a impactos; e o arrefecimento dos computadores compete com as necessidades térmicas do habitáculo e da bateria.

Nos veículos elétricos particulares, o hardware instalado de fábrica pode suportar várias funcionalidades de assistência ao longo da vida do veículo. Não garante que uma capacidade prometida seja aprovada ou disponibilizada. A geração do hardware, a margem de processamento, a cobertura dos sensores e a facilidade de manutenção são fatores importantes.

Por que razão as frotas preferem veículos elétricos

A economia dos robotáxis difere da propriedade privada. Uma quilometragem anual elevada torna importantes a energia e a manutenção programada. Os grupos motopropulsores elétricos têm menos elementos de manutenção corrente, e um operador de frota pode coordenar veículos, depósitos, carregamento, limpeza e implementação de software.

Os veículos elétricos também não produzem emissões de escape no local de utilização, o que é relevante em zonas de serviço densas. O resultado ambiental total continua a depender do fornecimento de eletricidade, da produção dos veículos, dos quilómetros de reposicionamento em vazio e de o serviço substituir viagens particulares, táxis ou transportes públicos.

O carregamento é uma restrição operacional. Uma frota sem condutor tem de encaminhar os veículos para carregadores, gerir filas e manter a cobertura do serviço enquanto os automóveis estão indisponíveis. O carregamento rápido, a temperatura e a degradação da bateria tornam-se parâmetros de despacho. Um robotáxi a combustão pode reabastecer rapidamente; uma frota elétrica tem de utilizar planeamento e infraestruturas para compensar paragens de carregamento mais longas.

O custo energético da automatização

Os sensores e o processamento não funcionam gratuitamente. Consomem energia elétrica, exigem arrefecimento e podem acrescentar massa e resistência aerodinâmica.

O Oak Ridge National Laboratory testou um Kia Soul EV de 2015 instrumentado e comunicou uma redução de autonomia de 5.6% devido à carga dos sensores e de 12.2% com os sensores e o processamento no ciclo combinado UDDS/HWFET. Estes valores descrevem uma plataforma de investigação, não todos os veículos elétricos automatizados.

Um outro estudo de modelação, revisto por pares, estimou uma redução de autonomia de 5–10% na condução suburbana e de 10–15% na condução urbana para as configurações de veículos elétricos automatizados que avaliou. O estudo concluiu que a carga de processamento tinha mais peso na utilização urbana mais lenta, enquanto a resistência aerodinâmica dos sensores era mais importante a velocidades suburbanas superiores.

Os resultados em produção podem diferir substancialmente à medida que os sensores, os chips, o arrefecimento e a integração física melhoram. A conclusão duradoura é que a carga da automatização pertence ao orçamento energético do veículo. Citar a eficiência de tração ignorando um sistema auxiliar da ordem dos quilowatts representaria incorretamente a utilização real.

A automatização também pode alterar a energia de condução

O controlo suave da velocidade, a antecipação e o planeamento de percursos podem reduzir acelerações e travagens desperdiçadas. Em contrapartida, um comportamento cauteloso, desvios, reposicionamento em vazio e quilómetros adicionais do veículo podem aumentar o consumo de energia.

A eficiência do veículo e a eficiência do sistema de transportes são diferentes. Um veículo elétrico automatizado pode consumir menos energia por quilómetro enquanto uma frota aumenta o total de quilómetros percorridos. Por conseguinte, as afirmações sobre sustentabilidade devem indicar a unidade de comparação: por veículo, por passageiro-quilómetro, por viagem ou em todo o sistema de transportes.

O que os compradores de veículos elétricos devem verificar

Para uma funcionalidade destinada ao consumidor, verifique:

o nível de automatização e o papel do condutor;
os mercados, as estradas, as velocidades e as condições meteorológicas suportados;
o hardware necessário e se corresponde ao ano de modelo exato;
se a capacidade está incluída, depende de uma subscrição ou de uma atualização posterior;
a monitorização do condutor e o comportamento de recurso;
os requisitos de limpeza dos sensores e de calibração após reparação; e
se o consumo de energia altera as estimativas de autonomia ou o consumo durante o estacionamento.

Não pague por um futuro nível de automatização partindo do princípio de que o hardware instalado garante a sua disponibilização. A aprovação, a maturidade do software e o domínio operacional fazem parte do produto.

Para as frotas, as questões estendem-se à capacidade de carregamento, à potência do depósito, à limpeza, à disponibilidade, à assistência remota, à resposta a incidentes e à quilometragem em vazio necessária para equilibrar a oferta.

A eletrificação e a automatização reforçam-se mutuamente quando são concebidas em conjunto. Continuam a ser tecnologias distintas, com alegações distintas.