Entendendo a potência de um motor elétrico

O que significa a potência do motor de um carro?

Na física, a potência refere-se à quantidade de energia fornecida em um determinado intervalo de tempo. Quando aplicado ao setor automotivo, esse termo se refere à quantidade de energia mecânica produzida pelo motor, sempre durante um determinado período. A potência influencia a aceleração do carro, sua capacidade de tração (o peso que ele é capaz de mover) e sua capacidade de subir inclinações.

Seja um motor de combustão ou um motor elétrico, a potência da energia mecânica corresponde ao produto da velocidade de rotação (medida em rotações por minuto) pelo torque (expresso em newton-metros (Nm)). O torque designa a força de tração do motor.

Por isso, dois motores com a mesma potência podem apresentar comportamentos diferentes e proporcionar sensações muito distintas ao motorista. O desempenho de um carro esportivo não tem nada a ver com o de um caminhão grande, mesmo que os dois veículos tenham potência equivalente!

Como se mede a potência do motor de um carro elétrico?

Os fabricantes não podem se limitar a anunciar a potência do motor: ela é medida durante um processo de teste e se traduz em variações no torque em função da rotação. O valor utilizado pelos fabricantes de automóveis geralmente se refere à potência máxima medida. Ela é expressa em watts (W) ou, mais comumente, em quilowatts (kW).

Como determinar a potência do motor de um carro elétrico?

No caso de um sistema como o encontrado em um veículo elétrico, a potência mecânica — expressa em watts (W), quilowatts (kW) ou cavalos (ch) — é calculada multiplicando-se a rotação (rpm) pelo torque, o equivalente rotativo da força linear, medido em newton-metros (Nm). Antes de se aventurar em cálculos complexos, você pode fazer uma rápida pesquisa online: vários sites calculam a potência do seu veículo elétrico em quilowatts. Basta inserir a rotação e o torque. Você também pode consultar o manual do usuário do veículo.

Qual é a relação entre quilowatts (kW) e cavalos (ch)?

A unidade “cavalo-vapor” designa tradicionalmente a potência do motor de um carro. Ela remonta ao final do século XIX. Isso permite expressar a potência de maneira mais concreta, comparando-a a uma carga de trabalho que todos podem compreender. Os cavalos (frequentemente abreviados como ch) correspondem à potência que um cavalo exerce para levantar um peso de 75 kg a uma altura de um metro em um segundo. No sistema métrico, um cavalo equivale a aproximadamente 736 W.

Portanto, a potência do motor de um veículo elétrico pode ser indicada tanto em kW quanto em cv. O motor R135 do Novo ZOE, por exemplo, desenvolve uma potência de 100 kW, ou seja, 135 cv, daí o seu nome. Ele apresenta agora um torque de 245 Nm, contra os 225 Nm do motor R110 que equipava o ZOE em 2018. Essa melhoria reforça o desempenho do veículo elétrico em situações que exigem aceleração, por exemplo, ao ultrapassar ou ao entrar em uma via rápida.

Quais são os fatores que determinam a potência de um carro elétrico?

O papel de um motor consiste em gerar energia mecânica a partir de outra forma de energia. Sua potência decorre, portanto, da capacidade máxima de energia que ele é capaz de transformar. No caso de um veículo elétrico, a potência depende do tamanho do motor (seu volume) e da intensidade da corrente de entrada.

O que é a produção de energia “útil” para um motor elétrico?

A potência também depende do rendimento, ou seja, da relação entre a quantidade de eletricidade fornecida na entrada e a quantidade de energia mecânica transmitida na saída.

O motor não recebe toda a energia fornecida pela rede elétrica ou pelo ponto de recarga. Uma parte pode ser perdida devido ao calor ou ao atrito. Em outras palavras, a energia mecânica que é efetivamente aproveitada pelo motor é a chamada “energia útil”. Dividindo a potência de saída real de um motor elétrico pela potência de saída teórica (correspondente à potência de entrada inicial), obtém-se o rendimento mecânico do motor.

Assim, no caso de um veículo elétrico, é possível calcular a energia “útil” dividindo a potência de saída (velocidade × torque) pela potência de entrada. O resultado será expresso em porcentagem. De maneira mais geral, esse método permite calcular a eficiência energética, por meio da fórmula “Eficiência = W/energia”, em que W é a quantidade de energia útil produzida em relação à quantidade de recursos consumidos.

O objetivo é, então, reduzir as perdas de potência para alcançar uma eficiência energética ideal. A maior parte da energia armazenada pela bateria é, assim, plenamente aproveitada para aumentar a autonomia do veículo elétrico. Nesse aspecto, o Novo ZOE apresenta um desempenho excepcional. Com uma autonomia WLTP* de 395 quilômetros graças a uma bateria de 52 kWh, ele apresenta uma das melhores relações de autonomia do mercado de veículos elétricos, em todos os segmentos.

Potência, consumo e autonomia

A potência máxima, no entanto, não afeta diretamente a autonomia de um veículo elétrico, pois é sobretudo o estilo de condução que influencia o consumo do motor. Portanto, não se trata de determinar qual é o motor de carro elétrico mais eficiente, mas sim qual é a maneira mais eficaz de dirigir. Uma aceleração brusca, por exemplo, provocará um pico no consumo de eletricidade. As fases de condução em alta velocidade também exigem muito da bateria. Quanto maior a velocidade, mais energia é necessária para mantê-la nesse nível.
Por outro lado, uma condução suave permite reduzir o consumo instantâneo, ao mesmo tempo em que melhora a eficiência da frenagem regenerativa. Esse é o princípio da condução ecológica, que constitui uma das melhores maneiras de aumentar a autonomia de um carro elétrico.

Como aumentar a potência dos motores elétricos?

Embora o “motor ideal”, sem perdas de potência entre a entrada e a saída, não exista (ou, pelo menos, apenas como um sistema mecânico hipotético), alguns fatores permitem aumentar a potência de saída. Quanto mais eficiente for o motor de um carro elétrico, mais potência ele poderá absorver para gerar energia mecânica útil para o funcionamento do veículo.

A eficiência é a palavra-chave para os projetistas de veículos elétricos. Esse conceito se aplica a cada etapa do processo de fabricação: na transferência de eletricidade da rede para o carro (por meio de um posto de recarga ou sem intermediários), na conversão da corrente alternada em corrente contínua, no armazenamento de energia na bateria, na reconversão em corrente alternada e, finalmente, na eficiência do próprio motor. Em resumo, quanto mais eficiente for um veículo, mais ele poderá aproveitar a potência que recebe e mais rentável será para todas as partes envolvidas, do fabricante ao motorista.

Quando comparados aos seus equivalentes com motor de combustão, os veículos elétricos estão claramente à frente na corrida pela eficiência energética. De acordo como Departamento de Energia dos EUA, “os veículos elétricos convertem mais de 77% da energia elétrica fornecida pela rede em potência nas rodas. Os veículos tradicionais a gasolina convertem apenas 12% a 30% da energia contida no combustível para impulsionar as rodas”.

*WLTP: Procedimentos Harmonizados Mundiais de Teste de Veículos Leves. O ciclo WLTP padronizado é composto por 57% de trajetos urbanos, 25% de trajetos interurbanos e 18% de trajetos em rodovias.

Direitos autorais: Jean-Christophe Mounoury, Renault Marketing 3D-Commerce