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Oct 01, 2023

Por que mais voltagem resulta em EVs melhores

A maioria dos EVs usa uma arquitetura elétrica de 400 volts. Veja por que mais de 800 volts são o futuro. Com o advento da era elétrica surge um léxico inteiramente novo para os entusiastas automotivos se familiarizarem.

A maioria dos EVs usa uma arquitetura elétrica de 400 volts. Veja por que mais de 800 volts são o futuro.

Com o advento da era elétrica surge um léxico inteiramente novo com o qual os entusiastas do automóvel se podem familiarizar – quilowatts-hora, MPGe, SAE J1772 – mas poucos parecem tão pouco compreendidos ou tão raramente discutidos como os veículos elétricos de 400 ou 800 volts. Parece haver um entendimento geral de que mais volts equivalem a carros melhores, mesmo nos círculos dos fabricantes. (Evidência disso pode ser encontrada no conceito Charger Daytona da Dodge; a Dodge anunciou que sua arquitetura Banshee de 800 volts tornaria o EV “... mais rápido que um Hellcat em todas as principais medidas de desempenho”. A empresa nunca especificou como exatamente isso funcionaria, no entanto.)

Além de "mais é melhor", fica confuso. Até os fabricantes de automóveis têm dificuldade em explicar isso. É compreensível, porque medir o impacto direto no desempenho de tensões mais altas não é simples - você não pode conectar um Nissan Leaf a uma fonte de alta tensão poste e esperar explodir as portas de um Lotus Evija - mas isso ainda importa.

Para entender como a voltagem pode tornar um carro mais rápido, primeiro precisamos entender o que é voltagem. É um conceito bastante simples por si só, melhor descrito como energia potencial elétrica. A analogia 101 da engenharia elétrica mais fácil e mais usada é comparar a tensão a um circuito hidráulico: se um sistema de bomba de água for um circuito, a tensão é equivalente à pressão nos tubos. Adicionar uma bomba mais potente ou um reservatório maior cheio de água aumentaria a pressão nas tubulações.

Da mesma forma, adicionar tensão mais alta a uma fonte de energia elétrica significa que ela fornece mais energia, ou a mesma quantidade de energia com menos corrente. Menos corrente, na nossa analogia com a água, significaria que poderíamos usar um tubo de menor diâmetro; adicionar mais corrente significaria usar um tubo maior. Matematicamente, é muito simples e definido pela Lei de Ohm: Tensão é igual a resistência vezes corrente. Os fabricantes de automóveis já estão tentando minimizar a resistência, então a tensão e a corrente são as duas variáveis ​​com as quais podemos brincar – mais de uma significa menos da outra e vice-versa.

Em termos EV, uma arquitetura de tensão mais alta precisa de menos corrente para enviar a mesma quantidade de energia ao motor. Isso tem uma série de benefícios. Corrente mais baixa significa que menos fio pode ser usado, o que leva a um chicote elétrico significativamente mais leve. A redução da corrente também reduz o calor, já que a corrente é o principal gerador de calor na eletrônica. Menor calor significa vida útil mais longa para eletrônicos e baterias. E o mais importante para as agências de publicidade de um fabricante de veículos elétricos é que um sistema de maior tensão, menor corrente e menor calor permite tempos de carregamento muito mais rápidos. A geração de calor durante o carregamento rápido é geralmente o fator limitante da velocidade de carregamento.

Observe que adicionar tensão não alterará diretamente a saída do motor. Os motores elétricos são projetados para funcionar com mais eficiência e potência em uma tensão específica, e colocar mais tensão em um motor não projetado para lidar com essas cargas o tornará menos potente. O motor precisa ser construído levando em consideração a tensão.

Os primeiros EVs tendiam a usar tensões baixas, pois eram limitados pela tecnologia de bateria de sua época. A maioria dos carros elétricos, desde o surgimento das carruagens motorizadas no final do século XIX até o Citicar da era dos anos setenta, usavam arquiteturas abaixo de 100 volts (geralmente sistemas de 48 ou 72 volts), pois dependiam de fiação em série. juntas baterias de chumbo-ácido de 6 ou 12 volts. (Os circuitos em série somam as tensões das baterias; os circuitos paralelos não.) As restrições de espaço e peso rapidamente se tornaram um problema com baterias grandes e pesadas de chumbo-ácido e, portanto, construir sistemas de alta tensão era, em sua maior parte, impraticável.

No entanto, à medida que os VEs desfrutavam de um segundo ressurgimento no final dos anos 90, a tecnologia e a embalagem das baterias evoluíram. O GM EV1, que usou baterias de chumbo-ácido em sua primeira iteração – os veículos de segunda geração usaram baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH) – ainda assim conseguiu colocar 312 volts de energia em seu chassi. A maioria dos primeiros EVs desta era oscilavam na faixa de 300-400 volts, mesmo após a mudança de baterias de chumbo-ácido para baterias NiMH ou níquel-hidrogênio muito menos pesadas e com maior densidade de energia. Um dos primeiros carros com bateria de íons de lítio, o Nissan Altra, tinha um objetivo ainda mais baixo, com arquitetura de 247 volts.