Muitos cabos vão conduzir a eletrificação do automóvel

Desafio do carro elétrico vai além da bateria, envolve arquitetura de
alta voltagem, dispositivos de recarga e até a geração de som

Arquitetura eletroeletrônica fica mais
complexa com os carros elétricos

Desenvolver baterias mais eficientes é só uma parte do desafio para viabilizar os carros elétricos.
A eletrificação traz para o interior do veículo o ambiente de alta
voltagem, com tensões de 300 a 400 volts (quanto maior a potência do
motor, maior a voltagem). Isso muda completamente a arquitetura
eletroeletrônica automotiva, com cabos de grosso calibre blindados,
transformadores, inversores de corrente, conexões especiais e novas
centrais de controle, além de sistemas de recarga.

Os fornecedores desses componentes já estão atentos a essa nova
realidade, com altos investimentos em engenharia para criação de novas
soluções. “Já gastamos vários milhões com isso”, confirma Erich Edmund,
gerente de desenvolvimento de eletromobilidade da divisão de arquitetura
eletroeletrônica da Delphi Europa. Ele coordena as pesquisas da empresa
nesse campo no centro tecnológico de Wuppertal, na Alemanha, onde já
foram desenvolvidos diversos projetos para atender à demanda dos carros
elétricos.

Para se ter ideia de com quantos cabos se faz a eletrificação de um
veículo, a Delphi tem o seguinte cálculo: os chicotes elétricos
correspondem a 6% da massa de um carro convencional com motor a
combustão, enquanto em um modelo híbrido este índice dobra para 12%,
chegando a 24% em um automóvel totalmente elétrico – volume quatro vezes
maior do que o comumente visto hoje.

“Vários fatores atualmente nos empurram para a eletromobilidade e nós
aqui nos preparamos para isso”, afirma Edmund, citando entre as
principais motivações o aumento da poluição e restrição da mobilidade
nas grandes cidades, a dependência indesejável de países produtores de
petróleo politicamente instáveis, a disponibilidade de terras-raras em
países do BRIC (conjunto de minerais metálicos fundamentais para
fabricação de baterias e magnetos de motores elétricos, com grandes
reservas na China), além da legislações extremamente apertadas para
redução de emissões de CO2, especialmente na Europa, Estados Unidos e
Japão.

JANELA DE OPORTUNIDADE

Carro elétrico impõe o desenvolvimento da arquitetura
eletroeletrônica de alta voltagem, com diversos novos cabos, conetores,
centrais de controle e sistemas de recarga das baterias.

Esse conjunto de fatores está empurrando para cima as projeções de
vendas de carros elétricos principalmente na Europa – o que abre novas
possibilidades de fornecimento de componentes. Este ano os europeus
devem comprar 200 mil elétricos, mas em 2020 a projeção é de 1,7 milhão
de unidades; em 2010 a previsão girava em torno de 1,3 milhão. A
eletrificação é uma forma de evitar as pesadas taxas que começarão a ser
aplicadas pela União Europeia aos fabricantes que ultrapassarem os
limites de emissão de CO2, impostos sobre a média da frota fabricada de
cada montadora – e os carros elétricos ajudam a reduzir essa média,
estabelecida em 130 gramas por quilômetro entre 2012 e 2015 e em apenas
95 g/km a partir de 2020.

Junto com os carros elétricos abre-se uma janela de oportunidade para
alguns fornecedores. Só na Europa, esse mercado, hoje de menos de € 10
bilhões/ano, pode superar os € 20 bilhões a partir de 2020, segundo
estimativas da consultoria McKinsey. No caso da arquitetura
eletroeletrônica, Edmund explica que a oportunidade trazida pela
eletrificação dos veículos envolve “tanto microcabos quanto megacabos
para transmitir energia de tração, além de uma série de conectores e
centrais de controle”.

Para driblar o alto preço do cobre e atender a necessidade de redução de
peso, a Delphi aposta no alumínio como material principal dos cabos de
alta tensão, com calibres de 50 a 100 milímetros, que deverão se
integrar aos quase 4 quilômetros de fios condutores hoje presentes em
muitos automóveis. A complexidade envolvida é grande: todas as conexões
precisam ser à prova de choques elétricos – que nessas voltagens podem
matar –, todo o sistema precisa resistir a colisões sem causar
curtos-circuitos e incêndios. Além disso, todos os fios são blindados
com uma capa extra de metal, para evitar interferências eletromagnéticas
nos diversos equipamentos eletrônicos, em número cada vez maior nos
veículos.

“O grande desafio da arquitetura eletroeletrônica dos carros elétricos
está no tamanho, peso e amperagem”, explica Ole Mende, diretor de
inovação global da Delphi Electrical Electrocic Architectures, também
sediado em Wuppertal, na Alemanha. “Existem grandes oportunidades para
cortar peso e aumentar a autonomia dos elétricos”, completa.

INOVAÇÃO NA RECARGA

Opções de recarga da bateria: o carregador portátil (à esquerda) e o
sem fio (à direita), que funciona por indução eletromagnética entre duas
placas (foto menor), uma no veículo e outra no chão do estacionamento.

Outra oportunidade está na oferta de sistemas de recarga das baterias,
que poderão ser oferecidos em um pacote pelas montadoras junto com a
compra do carro elétrico, mas também como acessórios que podem ser
comprados no mercado de reposição. A Delphi desenvolveu duas soluções
para isso: um recarregador portátil e outro sem fio.

O recarregador portátil é composto por um cabo enrolado em um suporte
que pode ser fixado à parede da garagem. Uma extremidade do cabo tem uma
tomada comum, que pode ser ligada à rede elétrica da casa, e a outra
ponta tem um conector próprio para ser plugado no carro, que
propositadamente lembra os bicos de abastecimento de combustíveis
líquidos. O suporte já vem com indicadores luminosos para monitorar o
operação de recarga.

Desenvolvido no centro tecnológico da Delphi em Wuppertal, o carregador
sem fio é uma inovação bastante prática. O recarregamento é feito por
indução eletromagnética. Uma placa fica instalada embaixo do veículo e
outra no chão do ponto de estacionamento, ligada à corrente elétrica.
Basta estacionar o carro em cima (um sensor orienta o motorista sobre a
posição correta) para a recarga começar. As placas ficam a uma distância
entre 28 e 30 centímetros e a recarga demora o mesmo tempo que a feita
com o dispositivo tradicional, em torno de oito horas, à taxa de 3,3
kw/h.

Para alimentar os carregadores sem fio, uma possibilidade interessante
aberta é a instalação de captadores domésticos de energia solar, uma
fonte limpa e econômica. Enquanto não estiver sendo usada para
recarregar as baterias do carro, a eletricidade gerada pode ser vendida à
rede pública, compensando parte da conta de luz.

BARULHO ELÉTRICO

O gerador de som serve para alertar pedestres sobre a aproximação do carro elétrico, que não tem o barulho do motor a combustão.

A eletrificação traz problemas inusitados ao mundo automotivo. Todas as
montadoras sempre se esforçaram para reduzir o ruído interno e externo
dos carros provocado pelo motor a combustão. Nos silenciosos modelos
elétricos ocorre exatamente o oposto: é preciso criar algum barulho por
uma questão de segurança, principalmente para alertar pedestres sobre a
aproximação do automóvel. É mais um exemplo em que um desafio vira
oportunidade de negócio, com o desenvolvimento do “gerador de som
veicular”, já pronto para fornecimento no caso da Delphi e que deve
entrar em produção comercial no próximo ano.

“A redução de ruídos aumenta a qualidade de vida, mas é perigoso um
pedestre não escutar a aproximação de um carro”, pondera Thorsten
Rozenthal, engenheiro de sistemas da Delphi responsável pelo projeto do
VSG (Vehicle Sound Generator). Ele explica que o dispositivo aumenta o
“som de rodagem” do carro elétrico conforme a velocidade aumenta. “O VSG
também abre a oportunidade para que cada fabricante crie o seu próprio
áudio, como uma assinatura própria. Assim as pessoas poderão perceber
não só que um veículo está vindo, mas qual a marca do modelo”, diz
Rozenthal.

Além do ruído de rodagem para modelos híbridos e elétricos, o VSG também
pode ser programado para emitir outros sons úteis, como alerta de ré,
áudio de saudação quando o motorista aciona a abertura de portas na
chave e aviso sonoro de conexão/desconexão da tomada de recarga.

O VSG da Delphi é bastante compacto e leve, integrado a uma caixa
acústica quadrada de 10 centímetros que pesa 450 gramas. O consumo
elétrico é baixo: menos de 2 amperes. “Criamos uma solução três vezes
mais leve e três vezes mais barata que os nossos concorrentes”, garante
Rozenthal, informando ainda que já trabalha na próxima geração do VSG.

Se o carro elétrico ainda é um desafio sem solução definitiva para a
engenharia automotiva, também é fato que o desenvolvimento da
eletromobilidade abre novas possibilidades de inovação e negócios. Para
isso o fio condutor da eletrificação precisa de altos investimentos,
incentivos governamentais e uma boa dose de antecipação às necessidades
de um futuro bem próximo.

Por: Pedro Kutney, AB | De Wuppertal (Alemanha)
Fonte: Automotive Business

Um comentário em “Muitos cabos vão conduzir a eletrificação do automóvel

  • 24/07/2012 em 17:07
    Permalink

    Os que pensam na frente estão se aprimorando. Muita gente vai ficar pra trás…
    Bela iniciativa da Delphi.
    WILLIAM RAMOS

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