Como funciona um carro elétrico: manutenção, recarga e baterias

Goste-se ou não, queira-se ou não, o fato é que o carro elétrico enfim chegou com força ao mercado global, inclusive ao Brasil, e para ficar. É claro que, por aqui, ele ainda engatinha. Enquanto esse tipo de veículo já representa 10% das vendas globais de veículos, puxado por mercados como China, Europa e Estados Unidos, aqui eles representam só 0,4% do mercado.

Todavia, embora ainda esteja longe do poder aquisitivo necessário para adquirir um carro elétrico, o brasileiro já demonstra muita curiosidade a seu respeito. Afinal, como funciona um carro elétrico? Ele é muito diferente de um carro a combustão? Como funciona e quanto custa a recarga? Quanto tempo dura a bateria?

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São essas as perguntas que a Mobiauto responderá neste artigo. Confira:

Como funciona um carro elétrico

Um carro a combustão é formado por um motor térmico alimentado por algum tipo de combustível (seja gasolina, etanol, diesel ou GNV, as opções existentes no Brasil). 

Em combustão com o oxigênio após compressão, o motor gera uma quantidade de energia que será repassada às rodas através do sistema de transmissão, que inclui caixa de câmbio, diferencial, semieixos e, em alguns casos, cardan, até as rodas.

O carro elétrico tem lógica similar, sendo na verdade até mais simples do que um a combustão. Em vez de um complexo motor térmico, ele conta com um ou mais dos chamados motores de indução, muito mais compactos e com muito menos componentes, conforme contamos neste outro artigo.

O motor elétrico é alimentado diretamente pelo banco de baterias, que substitui o tanque de combustível. Cada motor se conecta às baterias de modo independente, de modo que é possível incluir um ou até dois motores independentes por eixo, formando tração integral ou 4x4 sem necessidade de diferencial central ou cardan.

Fios de alta tensão assumem o lugar do sistema de alimentação para levar a eletricidade até um inversor, que fica acoplado ao motor elétrico e converte a corrente contínua (DC) armazenada nas baterias para corrente alternada (AC), a que é efetivamente aplicada ao motor.

Este, por sua vez, se conecta diretamente ao diferencial, dispensando o uso de caixa de câmbio. Por isso, diz-se que um carro elétrico possui câmbio de “marcha única com relações infinitas”. Uma central de controle é responsável por receber as informações do pedal do acelerador e gerenciar a eletricidade gerada pela bateria. 

Dessa forma, o sistema eletrônico define quanta energia será enviada ao motor, controlando a velocidade do veículo. Como a transferência da energia é quase imediata e dosada apenas pelo nível de aceleração, o torque máximo surge de modo praticamente instantâneo.

Também ligado ao diferencial, o sistema de regeneração funciona como “freio-motor” e ajuda a recuperar a energia cinética dissipada nas frenagens, convertendo-a em eletricidade e enviando-a novamente às baterias.

Por ter muito menos componentes do que um carro a combustão, o elétrico possui um nível muito mais alto de eficiência energética, aproveitando cerca de 80% ou 90% da eletricidade acumulada, enquanto um carro térmico usa não muito mais do que 30% de toda a energia gerada pelo motor. O resto acaba desperdiçado.

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As diferenças de um carro elétrico para um híbrido

GWM Haval H6 PHEV: um híbrido plug-in

A principal distinção entre um automóvel elétrico e híbrido é que o híbrido utiliza todo o sistema elétrico mencionado acima como elemento auxiliar de propulsão, em conjunto com um motor a combustão. Suas baterias podem ser tão robustas quanto as de um carro elétrico, ou também muito menores, a depender da proposta. Há três tipos básicos de carros híbridos:

• Híbrido leve (MHEV) - Um exemplo é o Kia Stonic. Aqui, o motor elétrico é ainda menor, com menos de 1 kWh de capacidade, e tensão de 48 Volts. Ele se liga ao alternador do carro, e não há um motor elétrico operando diretamente na tração. A energia elétrica armazenada é usada para auxiliar a partida e manter o carro no embalo a velocidades de cruzeiro, desligando temporariamente o motor.
• Híbrido paralelo, pleno ou convencional (HEV) - A operação em modo elétrico ocorre de maneira ainda pontual, mas mais robusta, em momentos como a partida e a fase fria do motor, além de arrancadas e retomadas, a fim de melhorar o consumo de combustível e a eficiência energética durante essas fases mais críticas de uso. É possível, inclusive, rodar alguns metros em modo 100% elétrico de tração. O Toyota Corolla e seu conjunto com 1,3 kWh de baterias. é o modelo mais conhecido do tipo à venda no Brasil.
• Híbrido plug-in (PHEV) - Híbridos com sistema elétrico mais robusto costumam ser do tipo plug-in (PHEV), com recarga externa. Um exemplo é o recém lançado GWM Haval H6, cujas baterias alcançam 34 kWh de capacidade, levando o alcance em modo somente elétrico a até 170 km, segundo o Inmetro. Eles possuem bancos de bateria maiores, geralmente acima de 10 kWh, e um ou mais motores elétricos capazes de mover o carro sozinho por vários quilômetros.

BYD Yuan Plus: um elétrico

Tipos de carro elétrico

Quando falamos em "veículo elétrico", falamos sobre um automóvel, comercial leve ou pesado tracionado exclusivamente por um motor elétrico. Embora os modelos mais difundidos sejam aqueles com banco de baterias, há mais tipos de veículo elétrico o mercado. Confira os principais: 

• BEV (Veículo Elétrico a Bateria): O motor elétrico é alimentado por um banco de baterias, que geralmente pesa centenas de quilos e pode se localizar no capô, porta-malas ou assoalho do veículo. A energia é recuperada por meio de recarga externa, em tomadas comuns de 220 Volts, wallboxes ou, em alguns casos, carregadores rápidos. O BYD Dolphin é atualmente o elétrico mais vendido no País.
• FCEV (Veículo Elétrico a Célula de Combustível): Aqui, o motor elétrico é alimentado por hidrogênio convertido em eletricidade dentro de uma célula de combustível. Há modelos do tipo que usam hidrogênio líquido, caso do Toyota Mirai, mas algumas montadoras estudam criar veículos FCEV nacionais alimentados por etanol. O combustível vegetal passaria por um reformador para ser transformado em hidrogênio e, então, em eletricidade. Volkswagen, Nissan, a própria Toyota, a Stellantis e a GWM fazem estudos nesse sentido. 
• REEV (Veículo Elétrico de Autonomia Estendida): Com o advento de baterias mais densas e eficientes, tem se tornado um conceito cada vez mais raro. Trata-se de um veículo elétrico dotado de um motor a combustão que opera unicamente como gerador, sem capacidade de tracionar as rodas. O BMW i3 Rex é mais famoso produto do tipo.

Os itens de um carro elétrico

Um carro elétrico do tipo BEV é conhecido por ter muitos componentes a menos do que um a combustão. Ele é composto, basicamente, dos seguintes elementos:

• Motor: Muito mais simples do que um motor a combustão, conforme explicaremos mais abaixo
• Inversor: É a central que faz a ligação entre as baterias e os motores, convertendo corrente DC (contínua) em AC (alternada)
• Transmissão: Como os motores ficam postados diretamente sobre os eixos e possuem alta capacidade de rotação e elasticidade, um carro elétrico não possui caixa de câmbio. A transmissão é direta para o diferencial, semieixos e, posteriormente, rodas.
• Bateria: É o conjunto que armazena a energia elétrica a ser usada pelo veículo. Falaremos mais sobre ele logo abaixo.

Como é o motor de um carro elétrico

Em vez de cabeçote, coletor, válvulas, bloco, pistões, bielas, virabrequim, correia, velas etc, o motor elétrico é formado basicamente por um rotor e um estator anexados em uma carcaça. Eles podem operar de modo síncrono (girando em sincronia) ou assíncrono (sem necessidade de sincronismo). 

Em tempos recentes, vem se tornando cada vez mais padronizado o motor elétrico do tipo síncrono com ímãs permanentes. Como o nome diz, ele utiliza placas eletromagnéticas em volta do estator. O rotor gira em sincronia com o campo magnético, tendo um aproveitamento ainda mais alto de energia e gerando mais torque. Por isso, é mais leve e compacto.

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Como é a bateria de um carro elétrico

Para funcionar, um carro elétrico precisa ter um banco de baterias minimamente robusto, capaz de armazenar energia suficiente para deslocamentos mais longos e manter as funções “vitais” do veículo em operação. 

Os bancos de baterias costumam ser formados por módulos múltiplos. O tipo mais conhecido de bateria é o de “íons de lítio”. Trata-se de um composto que na verdade se chama óxido de cobalto, manganês, níquel e lítio (NMC). 

Recentemente, tem-se disseminado o uso de baterias do tipo LFP (fosfato de ferro lítio), um tipo diferente de íons de lítio, menos eficiente no aproveitamento energético, mas mais baratas e com promessa de maior vida útil.

Como dissemos acima, as baterias são formadas por dezenas ou até centenas de lâminas ou módulos, que podem ser substituídos individualmente quando danificados, a fim de reduzir o custo e a complexidade de um eventual reparo.

Para o futuro, fabricantes já estão desenvolvendo baterias como as de estado sólido, que promete reduzir o peso e o volume dos bancos, ao mesmo tempo em que aumentará a densidade energética e a capacidade de armazenamento, além de reduzir substancialmente o tempo de recarga.

Quanto tempo dura a bateria de um carro elétrico

A capacidade de armazenamento de energia de um banco de baterias é medida em kWh (quilowatt-hora), de modo que o consumo será determinado em km/kWh. Por exemplo, o BYD Yuan Plus que testamos recentemente possui 60,5 kWh de baterias e obteve um consumo médio em nosso teste de 5,75 km/kWh. Isso perfez um alcance real de cerca de 350 km.

Porém, para medir a autonomia de um carro elétrico, órgãos oficiais como o Inmetro submetem os veículos a diferentes tipos de testes de duração da energia armazenada no ato da homologação. 

Afinal, o tipo de condução, o ambiente trafegado (cidade ou rodovia), a frequência de uso da frenagem regenerativa e o uso de elementos como ar-condicionado são cenários que afetam diretamente o alcance final do carro a cada ciclo de carga.

No Programa de Etiquetagem Veicular do Inmetro, o mesmo BYD Yuan Plus obteve 423 km de autonomia máxima, levando-se sem conta as condições ideais de uso, sendo 294 km quando aplicada uma “penalidade” de 30%, justamente a que prevê um modo mais extremo e menos econômico de uso.

Agora, se a pergunta for em relação à vida útil de uma bateria de carro elétrico, fabricantes estimam que elas são capazes de durar entre oito e dez anos sem a necessidade de troca dos módulos, ou milhares de ciclos de carga. Oito anos costuma ser, inclusive, o período de garantia oferecido para todo o conjunto de propulsão de um carro elétrico.

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Como funciona a recarga de um carro elétrico

Em vez de ir a um posto de combustíveis encher o tanque, o dono de um veículo elétrico terá que procurar um eletroposto ou uma tomada doméstica.

Há dois tipos de recarga: a lenta, por corrente alternada (AC), que pode variar entre os 220V de uma tomada doméstica ou até 7 ou 8 ou 11 kW em um chamado wallbox. Nesse caso, será necessário aguardar algumas horas, por vezes até um dia inteiro, para se preencher os 100% de capacidade.

Já a recarga rápida utiliza corrente contínua (DC) e só pode ser encontrada em postos especializados, por lidar com eletricidade de alta tensão. Nesse caso, é possível chegar a 100 ou até 150 kW de potência de recarga, e consegue-se ir de 10% a 80% da carga em períodos como 30 ou 40 minutos.

Alcançados os 80% de energia armazenada, a recarga rápida sempre é automaticamente convertida em lenta para se finalizar os últimos 20%, e isso acontece em qualquer carregador. O motivo para isso é bem simples: segurança. Uma sobrecarga das baterias sob alta tensão pode ser perigoso e gerar acidentes graves. 

Porém, antes de comprar um elétrico esperando pelas benesses de uma recarga rápida, é preciso saber que o veículo desejado precisa ser apto a aceitar recargas do tipo. Modelos mais simples, como um Renault Kwid E-Tech, não são preparados para tal.

Quanto custa recarregar um carro elétrico

Considerando o custo médio da eletricidade (R$ 0,65 por kWh) cobrado no Estado de São Paulo em 2022, carregar um BYD Yuan Plus custaria menos de R$ 40 na tomada de sua casa. Isso, claro, sem levar em consideração tarifas, taxas extras e impostos ligados à sua conta de luz. É bem mais barato do que reabastecer qualquer automóvel.

Além disso, há eletropostos e postos de recargas dentro de condomínios ou centro comerciais que costumam ser gratuitos. Contudo, alguns eletropostos externos já estão começando a operar com cobrança por kWh que ficam acima das tarifas básicas das companhias de energia elétrica locais, muitas vezes perto de R$ 2 o kWh. Afinal, é preciso ter lucro sobre a operação.

Neste último cenário, a recarga completa de um BYD Yuan Plus sairia por R$ 120, enquanto o preenchimento entre 10% e 80% da carga custaria aproximadamente R$ 85.

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Como é a revisão e manutenção de um carro elétrico

Por ter menos componentes, o carro elétrico possui manutenção muito mais simples e barata do que um veículo a combustão. Geralmente, os custos de revisão são mais que 50% menores em um veículo elétrico de porte similar.

Por exemplo, enquanto um Peugeot 208 1.6 demandará uma despesa de pelo menos R$ 4.828 para as revisões básicas da garantia até 60.000 km, o dono de um e-208 gastará apenas R$ 2.103 rodando a mesma quilometragem.

Isso porque, como já explicamos, o carro elétrico possui milhares de componentes a menos. A cada ciclo de revisão, não é necessário fazer mais do que trocar o filtro de ar e fluidos das caixas de redução e freios, além de completar líquidos de arrefecimento. Ademais, faz-se a inspeção de componentes como motor e baterias.