Como funciona o sistema de propulsão E-Flex da GM

  • Cameron Merritt
  • 0
  • 700
  • 119
Uma olhada dentro do Chevrolet Volt. O motor elétrico e o extensor de alcance estão na frente e a bateria funciona no centro do carro. Veja mais fotos de carros elétricos. Foto cortesia da General Motors

Em 1996, o carro elétrico movido a bateria EV-1 da General Motors apareceu nos showrooms da Saturn na Califórnia e no Arizona. Nos sete anos seguintes, mais de 1.000 modelos foram alugados para motoristas que queriam se locomover sem o ônus de colocar gasolina em seus carros. No entanto, a GM acabou decidindo que a demanda do consumidor e a tecnologia da bateria não estavam à altura, e a maioria desses carros acabou em uma instalação de trituração.

Desde a década de 1990, o preço do combustível disparou e a tecnologia da bateria avançou consideravelmente, então a GM decidiu que é hora de tentar novamente o carro elétrico. Desta vez, porém, eles estão fazendo as coisas de maneira um pouco diferente.

o Sistema de Propulsão E-Flex é uma plataforma totalmente nova da GM que deverá sustentar o sedã Chevrolet Volt altamente antecipado, que deve chegar aos showrooms no final de 2010. O sistema coloca o que os engenheiros chamam de um giro revolucionário no carro elétrico - um que é movido por energia elétrica, mas pode dirigir por centenas de quilômetros com a ajuda de um motor de combustão interna.

"[Os veículos E-Flex não requerem] suporte de um motor a gasolina para operar, ao contrário de um híbrido, que não pode operar sem o motor", disse o porta-voz da GM Dave Darovitz. "Nosso motor não está conectado diretamente às rodas e só liga quando a bateria está esgotada, atuando como um gerador estacionário a bordo para criar eletricidade adicional para recarregar a bateria e alimentar o carro." No entanto, ao contrário de carros híbridos como o Toyota Prius - que usa um pequeno motor elétrico para direção em baixa velocidade e mudou para um motor de combustão interna para aceleração e direção mais rápida - a GM considera os carros construídos na plataforma E-Flex como carros elétricos, em vez do que híbridos plug-in.

Depois de uma noite de recarga (qualquer tomada elétrica doméstica serve), as rodas do carro são movidas exclusivamente pela energia elétrica de sua bateria. O motor movido a gasolina é usado apenas para recarregar a bateria quando ela fica sem carga.

Se tudo correr conforme o planejado pela GM, os carros movidos a E-Flex podem rodar até 40 milhas (64 quilômetros) somente com energia elétrica, sem usar uma gota de gasolina. Após 40 milhas (64 quilômetros), a carga inicial da bateria do carro se esgota, e o motor de combustão interna - chamado de extensor de alcance -- funciona perfeitamente, operando um gerador que carrega a bateria e mantém o carro funcionando com energia elétrica.

Na próxima seção, veremos o coração da plataforma E-Flex - sua bateria - e quanto dinheiro você economizaria com um carro que funciona com um.

Conteúdo
  1. A bateria E-Flex
  2. Gerador e motor integrado E-Flex
  3. O extensor de alcance E-Flex
  4. E-Flex e o meio ambiente
  5. O futuro do E-Flex
Uma bateria de 16 quilowatts para o Chevrolet Volt (à direita) é exibida ao lado da bateria de 16 quilowatts EV-1 original no GM Battery Lab em Warren, Michigan. John F. Martin / General Motors

A bateria E-Flex é uma bateria avançada de íon de lítio de 400 libras (181 quilogramas) que gera até 16 quilowatt-hora de eletricidade.

Os avanços na tecnologia de baterias que tornaram esses tipos de dispositivos possíveis nos últimos anos explicam por que um carro na plataforma E-Flex pode fazer o que faz. O EV-1, por exemplo, usava uma bateria de chumbo-ácido que tinha a mesma potência de um veículo movido a E-Flex, mas pesava cerca de 2.200 libras (998 quilogramas) a mais.

A bateria E-Flex também é descarregada, ao contrário das baterias cilíndricas de íon de lítio usadas pela maioria dos carros de seu tipo. As células planas ocupam menos espaço do que as células cilíndricas, de modo que mais energia pode ser armazenada na bateria do carro. Essas células também são mais fáceis de resfriar e condicionar, uma vez que o fluido pode fluir facilmente em uma superfície plana.

Ao contrário das baterias convencionais, que são simplesmente colocadas no compartimento do motor de um carro, a bateria E-Flex é tão grande que é embutida no próprio carro. A bateria em forma de T passa pelo centro do veículo entre as rodas dianteiras e traseiras, com a parte superior do "T" sob o banco do passageiro traseiro. Isso mantém a bateria segura em caso de acidente.

Ainda assim, a exclusividade da plataforma cria desafios que a GM deve enfrentar.

"O coração e a alma [da plataforma E-Flex] são a bateria, com um veículo no topo", disse Tony Posawatz, diretor da linha de veículos do Chevrolet Volt. Os engenheiros sabem projetar e construir veículos, disse ele. "Mas encaixar a bateria, aquecimento e resfriamento, os tipos de materiais usados ​​... isso não é conhecido."

Ao contrário das células de combustível de hidrogênio, a tecnologia é aquela pela qual não teremos que esperar. “A infraestrutura já está pronta para veículos elétricos”, disse Posawatz. "A eletricidade custa um ou dois centavos por milha, contra 10 centavos por milha para o gás agora."

A bateria E-Flex é conectada a um motor elétrico que aciona as rodas dianteiras do veículo. É completamente silencioso neste modo e tudo o que o motorista ouve é o barulho da estrada.

Este motor produz cerca de 120 quilowatts de potência, o que é aproximadamente equivalente a cerca de 160 cavalos de potência em um motor de combustão interna. No entanto, como os motores elétricos fornecem torque instantâneo - você não precisará acelerar o motor para experimentar sua potência total - o Chevrolet Volt oferecerá um desempenho consideravelmente melhor.

Espera-se que o Volt vá de zero a 60 mph (97 quilômetros por hora) em menos de 9 segundos. No entanto, é a sensação de lançar o carro que realmente impressiona os motoristas loucos por desempenho. A aceleração será mais parecida com a de um carro esportivo com motor V-6 do que com a de um carro econômico pequeno. O carro também usa frenagem regenerativa, o que significa que o carro está coletando energia cinética à medida que acelera ou freia e usa essa energia para recarregar a bateria. Ter a bateria no fundo do carro também significa um centro de gravidade baixo.

As baterias de íon de lítio utilizadas em carros movidos a E-Flex são as mesmas que operam telefones celulares e laptops, só que muito maiores. Para carregar a bateria, basta conectar o carro a qualquer tomada de 110 volts - qualquer tomada doméstica padrão funcionará. A GM espera que a maioria dos clientes carregue o carro durante a noite em suas garagens, um processo que leva cerca de seis horas para ser concluído. Em um circuito de 220 volts, os motoristas precisarão de três a quatro horas para carregar a bateria.

Os engenheiros da GM estão tentando construir um carro que qualquer pessoa possa operar. Embora os muitos componentes dos veículos E-Flex pareçam complicados, Andrew Farah, o engenheiro-chefe do Volt, quer que as pessoas entendam que manter o carro funcionando é tão simples quanto conectar um eletrodoméstico. O Volt tem um plugue na lateral para inserção em tomadas de parede para carregamento.

Continue lendo para aprender sobre o papel que um motor de combustão interna desempenha no Chevy Volt.

O carro-conceito Chevrolet Volt é o primeiro veículo a ser movido por E-Flex. Foto cortesia da General Motors

Assim que a bateria perder sua carga inicial, é hora de o extensor de alcance - o nome da GM para o motor de combustão interna na frente do veículo - começar a trabalhar. No carro-conceito Chevrolet Volt, é um motor de 3 cilindros de 1,0 litro (1.000 centímetros cúbicos) projetado para operar um gerador que mantém a bateria carregada. Ele funciona com um tanque de combustível de 12 galões (45 litros).

"Em um veículo elétrico típico, você tem uma bateria e um motor elétrico", disse o engenheiro Andrew Farah. "Isso é tudo que você precisa até que você fique sem carga ... então você tem que empurrar para casa." Com o motor a gás na plataforma E-Flex, isso não é mais um problema, disse ele.

O objetivo por trás do extensor de alcance movido a gasolina é ter um carro elétrico no qual os motoristas não estão constantemente olhando para um medidor para ver quanto energia ainda resta antes de ter que virar o carro e voltar para casa para recarregar.

Apesar da eficácia do motor elétrico, os motoristas devem se lembrar de manter seus tanques de gasolina cheios. Embora o carro possa rodar até 40 milhas (64 quilômetros) com a bateria, depois disso, ele precisa ter o motor a gás funcionando para alimentar o gerador.

A GM diz que o cliente médio deve economizar cerca de 500 galões (1.892 litros) de combustível por ano e quase nunca precisa ir ao posto de gasolina ou manter programações normais de manutenção do motor. A empresa recomenda que o carro seja conectado com a maior freqüência e pelo maior tempo possível para manter a bateria condicionada.

Atualmente, os engenheiros da GM estão trabalhando para que o extensor de alcance seja movido a gasolina e também à mistura de etanol / gasolina E85. Na Europa, eles também estão experimentando óleo diesel. Eles também estão trabalhando em uma variante de célula de combustível do E-Flex [fonte: Farah]. Nesse veículo, o extensor de alcance e o gerador seriam removidos e substituídos por células de combustível de hidrogênio. Em um veículo como aquele, disse Farah, "você usaria a célula de combustível na maior parte do tempo, e a bateria não tanto".

A GM quer que a plataforma E-Flex seja ecologicamente correta em termos de emissões e economia de combustível. Eles estão no caminho certo até agora: os carros movidos a E-Flex não produzem qualquer tipo de emissão nos primeiros 40 milhas (64 quilômetros) dirigidos. Enquanto o carro está funcionando com bateria, o motor elétrico não libera nenhum dos produtos químicos e poluentes atmosféricos pelos quais os carros movidos a gasolina têm sido tão difamados.

Assim que o motor de combustão interna começar a funcionar, os engenheiros da GM estimam que os motoristas farão cerca de 50 milhas por galão (21 quilômetros / litro) com o extensor de alcance. O carro-conceito Chevy Volt apresentou um alcance geral de mais de 600 milhas (966 quilômetros), mas a versão de produção tem um alcance de cerca de 360 ​​milhas (579 quilômetros) devido ao tamanho reduzido do tanque de gasolina. Os engenheiros da GM simplesmente decidiram que o espaço extra do tanque e o peso adicional não eram necessários.

Funcionários da GM insistem que a mudança faz sentido. "Já que as pessoas quase nunca dirigem mais de 400 milhas sem parar, por que carregar todo aquele combustível extra que você talvez nunca use?" Darovitz perguntou. Na verdade, a maioria das pessoas pode nunca usar gasolina, uma vez que a GM estima que mais de 75% dos passageiros dos EUA dirigem menos de 40 milhas (64 quilômetros) por dia [fonte: Chevrolet].

Se tudo correr de acordo com o planejado com os veículos E-Flex, esses motoristas nunca usarão uma gota de gasolina ou produzirão quaisquer emissões prejudiciais durante suas viagens diárias - embora o tamanho reduzido do tanque de gasolina possa ironicamente aumentar a economia de combustível dos veículos. Mas, apenas no caso de esses motoristas decidirem testar seus novos motores e pegar a estrada aberta, os carros ainda fazem cerca de 50 milhas por galão (21 quilômetros / litro).

Então, quando você pode comprar o Chevy Volt e por quanto? O que mais os motoristas podem encontrar na plataforma E-Flex? Descubra na próxima página.

O extensor de alcance do Opel Flextreme é um motor turbo-diesel em vez da variedade de combustão interna usada na maioria dos carros americanos. Cate Gillon / Getty Images

Apresentado no Salão do Automóvel Internacional Norte Americano (NAIAS) de 2007, o Chevrolet Volt é o primeiro veículo na plataforma E-Flex. Ao contrário do EV-1 de duas portas e dois lugares, o Volt é um sedã compacto de quatro portas com quatro lugares. O interior deve acomodar um homem de 6 pés e 2 polegadas confortavelmente nos bancos dianteiro e traseiro. A falta de um assento central na parte traseira permitirá espaço para a bateria do carro no centro do carro e mantém o teto baixo para uma melhor aerodinâmica. Para obter a economia de combustível que a GM deseja, o Volt será extremamente aerodinâmico.

Vai dar certo: muitos consideram o cronograma de lançamento do Volt extremamente ambicioso. A GM quer ter os carros nas estradas até o final de 2010, e isso significa testes extensivos da bateria e desenvolvimento do próprio carro.

A bateria deve permanecer fria. Tem que ser seguro. Ele tem que lidar com estradas esburacadas e também deve ser produzido em massa. Os engenheiros também devem ter o próprio carro - tudo o que a bateria opera, em essência - pronto para uso na data de lançamento.

A empresa tinha como meta US $ 30.000 como um preço razoável para o Volt, mas nos últimos meses, os funcionários da GM discutiram sobre esse número e disseram aos repórteres que o preço do Volt estaria vinculado ao preço da gasolina no lançamento do carro [fonte: Blanco].

"O preço do Chevrolet Volt ainda não foi determinado", disse Darovitz. "Avaliaremos muitos fatores, incluindo créditos fiscais do governo, benefícios e valor para o cliente, outros subsídios, custo de eletricidade versus economia de gasolina e volumes iniciais antes de finalizarmos o preço."

Poucos meses depois de lançar o Volt, a GM apresentou seu primo, o Opel Flextreme. Um veículo E-Flex voltado para o mercado europeu, é um elegante hatchback de cinco portas com o mesmo coração do Volt. A única exceção é o extensor de alcance do Flextreme, que é uma unidade turbo-diesel de 1,3 litros (1.300 centímetros cúbicos) em vez do motor de combustão interna do Volt. Isso torna o Flextreme mais adequado para países europeus como a Alemanha, o mercado doméstico da Opel, onde o diesel alimenta a maioria dos veículos.

Em janeiro de 2008, o Cadillac Provoq SUV chegou ao circuito do salão de automóveis. Ele usa um sistema E-Flex acoplado a células de combustível de hidrogênio para fornecer um veículo que pode dirigir 280 milhas (451 quilômetros) com hidrogênio e 20 milhas (32 quilômetros) com energia de bateria elétrica - tudo isso enquanto não emite emissões, exceto vapor de água.

Enquanto o Volt, o Flextreme e o Provoq ainda estão nos estágios de conceito, Farah disse que os componentes do E-Flex são projetados para uso em uma ampla gama de veículos. "Devemos ser capazes de ampliar a disponibilidade desse tipo de tecnologia, para colocá-la em todos os tipos de carros que as pessoas desejam", disse ele.

Artigos relacionados

  • Como funcionam os motores
  • Como funcionam as baterias de carros elétricos
  • 5 melhorias no pacote de bateria híbrida
  • Como funcionam os carros elétricos
  • Como funcionam os híbridos de plug-in
  • Como funcionam os carros Saturn

Fontes

  • Blanco, Sebastian. "Quanto custará o Chevy Volt? Depende do preço da gasolina no final de 2010." Autoblog Green. 27 de março de 2009. (10 de julho de 2009)
  • Chevrolet. "Chevrolet: novo carro elétrico." (6 de julho de 2008) http://www.chevrolet.com/electriccar
  • Darovitz, Dave. Porta-voz da GM para Operações Chevrolet Volt e E-Flex. Entrevista por telefone e e-mail, realizada em 6 de julho de 2008.
  • Administração de informações de energia. "Preços semanais da gasolina premium no varejo (incluindo impostos)." (10 de julho de 2008) http://www.eia.doe.gov/emeu/international/gas1.html
  • General Motors. "GM concede contratos de desenvolvimento avançado de baterias para o sistema Chevrolet Volt E-Flex." (10 de julho de 2008) http://www.gm.com/explore/technology/news/2007/fuel_cells/volt_eflex_batteries_060607.jsp
  • General Motors. "Carregamentos de desenvolvimento do Chevrolet Volt ativados." (10 de julho de 2008) http://media.gm.com/us/gm/en/news/events/volt_eflex/index.html
  • Farah, Andrew. Engenheiro-chefe do Chevrolet Volt. Entrevista por telefone, realizada em 8 de julho de 2008.
  • Posawatz, Tony. Diretor da Linha de Veículos Chevrolet Volt. Entrevista por telefone, realizada em 8 de julho de 2008.
  • Turner, Lance. Engenheiro de teste de bateria da GM. Entrevista por telefone, realizada em 7 de julho de 2008.
  • Rauch, Jonathan. "Terapia de choque elétrico". Atlantic Monthly. Julho / agosto de 2008. http://www.theatlantic.com/doc/200807/general-motors



Ainda sem comentários

Os artigos mais interessantes sobre segredos e descobertas. Muitas informações úteis sobre tudo
Artigos sobre ciência, espaço, tecnologia, saúde, meio ambiente, cultura e história. Explicando milhares de tópicos para que você saiba como tudo funciona