Veículos Automotivos Movidos a Eletricidade

Veículos Automotivos Movidos a Eletricidade

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Veículos Automotivos Movidos a Eletricidade

O Nissan LEAF em Testes no Brasil:

A Nissan introduziu seu primeiro veículo puramente movido a bateria elétrica (EV – Electric Vehicle), o Altra Nissan, no Salão do Automóvel Internacional de Los Angeles, em 29 de Dezembro de 1997. O Altra EV foi produzido entre 1998 e 2002 e apenas cerca de 200 veículos foram produzidos, e foi usado principalmente como veículo de frota para empresas como concessionárias de energia elétrica. A Nissan também desenvolveu o Hypermini Nissan, realizando um programa de demonstração e vendeu um número limitado para frotas governamentais e empresariais no Japão, entre 1999 e 2001. Uma pequena frota de Hyperminis, também foi testado no terreno em várias cidades da Califórnia entre 2001 e 2005.

Lançado em 2009, o protótipo do carro elétrico EV-1 foi baseado no Tiida Nissan (Versão da América do Norte), mas com o motor a gasolina convencional substituído por um sistema de transmissão totalmente elétrico, e incluiu um motor elétrico de 80 kW (110 CV) / 280 N·m e uma bateria de Lítio-ion de 24 kW·h, especificada para prover uma autonomia de 175 km (109 milhas), sobre o regime do United States Environmental Protection Agency LA-4, para condução na cidade. Dispõem de sistema de navegação, com controle e monitoramento remoto, através de uma conexão via celular através do centro de dados e segurança da Nissan.

A tecnologia do EV-1 tinha sido previamente desenvolvida e testada nos carros de teste EV-01 e EV-02, construídos com uma motorização totalmente elétrica, usando o sistema de transmissão do Nissan Cube (Z1) como base de desenvolvimento. O protótipo do EV-1 esteve em exposição em 26 de julho de 2009. Uma semana depois, em 02 de agosto de 2009, a Nissan apresentou sua versão de produção em sua sede em Yokohama, comprometendo-se em iniciar as vendas no varejo, tanto no mercado norte-americano quanto no do Japão no final de 2010.

O fruto desse desenvolvimento resultou no Nissan LEAF, denominação sugestiva que tanto pode significar “Folha”, como também um acrônimo para “Leading, Environmentally friendly, Affordable, Family car”. O LEAF é um carro totalmente elétrico, Hatch de cinco portas, com porta malas traseiro e foi introduzido no Japão e nos Estados Unidos em dezembro de 2010.

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A autonomia oficial, apurada pelos funcionários da Agência de Proteção Ambiental dos EUA é de 117 km (73 milhas), com um consumo de energia de 765 kJ por quilômetro (21,25 kW·h/100 km) e a economia de combustível poupado é avaliada em 1 galão de gasolina a cada 9 milhas (o equivalente a 2,38 litros a cada 100 km). Já, o New European Driving Cycle apurou a autonomia do LEAF em 175 km (109 mi).

As entregas aos clientes começou nos Estados Unidos e Japão no final de 2010, na Irlanda e no Reino Unido no início de 2011. Em novembro de 2011, as entregas do LEAF também se iniciaram no Canadá, França, Portugal, Holanda, Noruega, Espanha e Suíça.

As vendas na Bélgica estão agendados para o final de 2011, na Dinamarca no início de 2012, e disponibilidade no mercado mundial está prevista para 2012. A disponibilidade inicial é limitada em quantidade e para mercados selecionados. Produção dos EUA começará em 2012, e a produção do Reino Unido está prevista para 2013.

Em Outubro/2011, a Nissan vendeu 849 unidades do LEAF nos EUA, e no acumulado do ano 8.048 exemplares já estavam rodando sem emissão de CO2. Desde que foi lançado no mercado norte americano, o LEAF vendeu mais do que o Chevrolet VOLT, provando que o consumidor norte americano não ficou intimidado pela limitação de alcance do carro elétrico japonês.

Como um carro totalmente elétrico, o Nissan LEAF não produz poluição tubo de escape ou emissões de gases de efeito estufa no ponto de operação, e reduz a dependência do petróleo.

Desde dezembro de 2010, mais de 27.0 LEAFs foram vendidos no mundo até abril de 2012. Os mercados mais vendidos são o Japão, com 13.0 unidades, nos Estados Unidos, com mais de 1.0 unidades, e na Europa com 3.0 unidades, liderado pela Noruega com mais de 1.0 LEAFs vendidos.

Entre outros prêmios e reconhecimentos, o Nissan LEAF ganhou o Prêmio Visão 2010 Green Car, o carro de 2011 do Ano Europeu, o World Car of the Year 2011, e o Car of the Year 2011-2012 Japan.

No Brasil, os testes comerciais começaram efetivamente em 1/06/2012, a partir da entrada em operação de duas unidades do LEAF na frota de táxis de São Paulo.

As duas unidades do Nissan LEAF são as pioneiras de um programa piloto da Prefeitura de São Paulo para analisar a viabilidade do uso de carros elétricos no transporte público da cidade.

Os veículos fazem parte do acordo fechado entre a Prefeitura de São Paulo, a AES Eletropaulo e a aliança Renaut-Nissan no Brasil, que prevê a entrega de mais oito veículos elétricos até o final do ano de 2012.

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O circuito de tráfego inicial é pré-definido e restrito: disponíveis no ponto entre a Avenida Paulista e a Rua da Consolação, os elétricos andarão dentro do mini Anel Viário de São Paulo. O projeto tende a crescer no segundo semestre, quando os demais oito carros serão incluídos no projeto.

O custo do veículo elétrico promovido pela Nissan ainda é bastante alto, com preços entre R$ 80 mil e R$ 110 mil. Por esse motivo, o presidente da companhia no Brasil, Christian Meunier, desconsidera as vendas do modelo tão cedo por aqui e a Nissan oferecerá os veículos elétricos em regime de Comodato, às empresas de Táxi que desejem utilizar os modelos elétricos.

Além dos custos elevados os veículos elétricos sofrem de um problema ainda maior. A alíquota de impostos para este tipo de veículo é a maior do Brasil, e o projeto da Nissan tem também a intenção de buscar apoio para a redução desta carga tributária abusiva.

Nessa fase de testes, motoristas profissionais em transporte de passageiros acompanham o carro elétrico. Cabe a eles monitorar o número de pontos de recarga que seriam necessários, o desempenho dos automóveis e a manutenção exigida. Por isso, a equipe foi treinada pela parceria entre a Secretaria Municipal de Transportes (SMT), a Associação das Empresas de Táxi de Frota do Município de São Paulo (Adetax) e a Nissan do Brasil.

Ao que parece, quem se submeter a esse projeto-piloto não correrá o risco de ficar parado no meio do trajeto. Haverá quinze pontos de abastecimento, sendo cinco de recarga rápida (recarga de 30 min), instalados pela AES Eletropaulo e 10 de recarga normal (recarga de 6 a 8 horas).

Uma estação de recarga elétrica para o veículo Nissan LEAF já podia ser vista em uma garagem de táxi em São Paulo 05 de junho de 2012. O programa de veículos eléctricos Táxi, apresentado hoje como parte da celebração do Dia Mundial do Meio Ambiente.

Já, numa garagem da concessionária Eletropaulo, na capital de SP, ao menos 5 estações de recarga já eram previamente instaladas desde meados de 2011.

Sistema de Transmissão de um EV:

O LEAF possui um motor elétrico de montagem dianteira de 80 kW (110 hp) e 280 N·m que emprega um motor CA síncrono (de imãs permanentes) trifásico para a tração de rodagem, energizado a partir de um módulo de baterias de Lítio-íon com capacidade energética total de 24 kW·h (86,4 MJ) especificado para entregar até 90 quilowatts (120,7 hp) de potência. O módulo de baterias, refrigerado a ar, contém células de bateria laminadas empilhadas com catodos de manganato de Lítio. O módulo de bateria e o seu controlador em conjunto pesam no total 300 kg (171,4 kg só a bateria) e a energia específica (energia por

André Luis Lenzandrellenz@hotmail.com3 unidade de massa) das células das bateria é de 140 W·h / kg. Cada módulo de bateria adquirido a partir da Nissan custa em torno de US$ 18.0 (preço a partir de maio de 2010).

De acordo com os testes do ciclo de cinco anos que ainda vêm sendo realizados, a Agência de Proteção Ambiental os Estados Unidos apurou que o consumo médio de energia do LEAF como sendo de 765 kJ / km (21.25kW·h/100 km) e a economia de combustível poupado é avaliada em 1 galão de gasolina a cada 9 milhas (o equivalente a 2,38 litros a cada 100 km).

O consumo equivalente é de 45 km/l (106 mpg-US) em condução na cidade e 39 km/l (92 mpg-US) em rodovias (é isso mesmo, a eficiência na condução dos EVs é muito maior nas cidades do que nas estradas. O LEAF atinge uma velocidade máxima de mais de 150 km/h (93 mph). Extraoficialmente, testes desempenho verificaram que a aceleração de 0 a 60 mph (0 a 97 km/h) se dá em 9,9 segundos.

Talvez isso possa soar algo estranho mas, o Nissan LEAF, assim como o Tesla Roadster e ainda outros EVs, têm um sistema de transmissão com uma única relação. Não há necessidade de nenhuma outra engrenagem mecânica, porque existem características de potência e de torque do sistema de acionamento, que reduzem a necessidade de uma relação de engrenagem mecânica em um motor elétrico, quando acionado o por um inversor de frequência, como é o caso dos EVs.

Os controladores de acionamento (Inversores de Frequência) dos motores CA têm sempre melhorado ao longo dos anos. Em EVs antigos, com motores de C, houve a necessidade de uma

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Inversor de Frequência

Motor CA Síncrono

Conectores de Abastecimento transmissão para permitir a condução reversa (marcha a ré), mas não há mais a necessidade disso.

Nos EVs atuais, o controlador do motor CA, tão somente, comanda o motor girar no sentido reverso, de modo que, mecanicamente, o carro poderia ser conduzido em sentido reverso à mesma velocidade que é conduzido no sentido avante. Obviamente que o fabricante impede que isso ocorra, com alguma proteção via software, aplicado ao controlador. Isto significa que um carro como um Nissan LEAF, não tem nada daquilo que um mecânico poderia chamar de "transmissão".

A potência de tração é transferida para as rodas dianteiras, por meio de uma engrenagem de redução de velocidade simples, uma única engrenagem de redução (de relação x7,94), por meio da qual o eixo do motor é rigidamente acoplado às rodas. Eu posso deduzir que possivelmente o motor CA síncrono do LEAF opere numa gama de velocidades de 0 a 9.0 rpm, enquanto o carro vai de 0 a 90 mph.

A relação Velocidade x Torque pode ser observada no gráfico de eficiência mostrado a seguir.

Podemos constatar que a curva de Velocidade x Torque do motor tem um pico de potência, muito próximo de 2730 rpm (equivalendo aproximadamente a 27,3 mph) de modo que, acelerando desde 0 a 27,3 mph o torque é constante e a potência varia, crescendo com a velocidade e, dai em diante, o motor gira com prejuízo de torque a medida que a velocidade aumenta, de 2.730 rpm até atingir 9.0 rpm (90 mph) final, mantendo, nesta faixa, a potência constante:

O sistema de motorização atinge uma elevada eficiência, de cerca de 95%, numa ampla faixa de funcionamento. Na média ponderada dos pontos de operação utilizados com mais frequência pelo veículo, a motorização elétrica ainda proporciona uma alta eficiência de mais de 90%.

A figura anterior mostra a performance dinâmica, com a relação entre as características do motor elétrico e do desempenho do veículo necessário em termos de força de acionamento e a velocidade do veículo. Com o motor elétrico fornecendo um torque máximo de 280 Nm e uma potência

André Luis Lenzandrellenz@hotmail.com5 máxima de 80 kW, o Nissan LEAF oferece desempenho suficiente e prático comparável aos veículos com motor a gasolina, incluindo uma velocidade máxima de 150 km/h.

Ao contrário de um motor de combustão interna convencional, o motor do Nissan LEAF é puramente elétrico e operado por um Inversor de Frequência que possibilita oferecer um torque máximo desde velocidade zero, proporcionando aceleração suave e consistente, eliminado solavancos ou queima de fricção. O desempenho na gama de velocidade baixa a média é equivalente ao de um veículo a gasolina V6. Este sistema proporciona uma potência altamente sensível, divertida experiência de dirigir, consistente com as expectativas dos consumidores veículos tradicionais movidos a gasolina.

O motor do Nissan LEAF é um Motor Síncrono de Imã Permanente Interior, com um design original adaptado às necessidades de condução do veículo. Mesmo sendo de tamanho compacto, entrega uma alta potência e eficiência e permite uma resposta rápida e uma operação silenciosa. É desenvolvido com especificações de desempenho direcionados especificamente, para uso no exclusivo no Nissan LEAF e é fabricado pela própria Nissan. As principais especificações deste motor inclui a geração de um torque máximo de 280 Nm, uma potência máxima de 80 kW, uma velocidade de acionamento máxima de 10.390 rpm, pesando apenas 58 kg.

A aparência externa do inversor é mostrada na figura a seguir e as suas especificações estão listadas na tabela. O inversor recebe sinais de comandos provenientes do sistema através de uma Rede de Controlador de Área (rede CAN) e aciona o motor rigorosamente, por meio de um sistema de controle por realimentação em corrente. O projeto do inversor e de seus componentes, incluindo o módulo de alimentação com a sua estrutura original, foram idealizados tendo como premissa a

André Luis Lenzandrellenz@hotmail.com6 refrigeração a água. Deste modo, o custo e o nível de desempenho foram optimizados, garantindo simultaneamente a confiabilidade necessária para aplicação específica no Nissan LEAF.

Assim como ocorre no Chevy VOLT, no LEAF a bateria de 345V é diretamente conectada a entrada de alimentação do Inversores provendo um barramento C vigoroso, com tensão estável, protegendo os transistores do inversor. O Inversor fornece uma tensão 300

VAC (Nom), com correntes de 250A a 350A, para o motor girar, muito provavelmente usando IGBTs 600V.

Tanto o motor quanto o inversor foram desenvolvidos pela Nissan, e o sistema de energia gera 110 CV de potência e 207 lbf.ft de torque.

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