O correto dimensionamento dos componentes elétricos e eletrônicos em um veículo elétrico é fundamental para a boa performance do veículo e também para a longevidade de seus componentes. O dimensionamento começa assim que o motor elétrico é definido pelo projeto mecânico do veículo, projeto este que leva em consideração diversos fatores, como carga e peso próprio do veículo, velocidade máxima desejada, tipo de rodas, sistema de transmissão, etc.
Uma vez definido o motor, sabemos seu tipo (Ímã Permanente, Série, Sepex ou Ca), sua tensão e potência. Um cuidado especial deve ser tomado aqui, pois em um motor existem sempre duas potências: uma elétrica, de entrada, que é medida pela corrente de entrada do motor multiplicada por sua tensão (P=V x A) e uma mecânica, que é a potência na saída do motor medida em seu eixo. A potência elétrica é sempre maior que a mecânica, pois dentro do motor existem perdas significativas, com os rolamentos, perdas elétricas, etc. Essas perdas, nos motores de projetos excelentes, são da ordem de 15%, e nos motores de projetos mais pobres chegam a 30%. Assim, para o projeto dos componentes elétricos e eletrônicos devese levar em conta a potência elétrica, pois o que nos interessa é a corrente que vai circular no veículo e não a potência de saída. Essa potência de saída interessa ao projetista para dimensionar o desempenho do veículo.
Vamos portanto, neste exemplo, considerar um motor de CC, do tipo (enrolamento) Série, que tenha uma potência de entrada de 3,0 W, trabalhe numa tensão de 24 V e tenha indicado na sua placa uma corrente de 150 A. Vamos primeiramente identificar se a potência indicada na placa é a potência de entrada ou de saída. Multiplicando 150 A x 24 V, teremos uma potência de 3,6 W e, desta maneira, a potência de entrada é esta, sendo a de saída 3,0 W. Esses dados são sempre um pouco confusos, pois não existe uma padronização dos dados de placa. Alguns fabricantes colocam nos dados de placa a potência de entrada e outros, a de saída. Assim, o motor desse exemplo apresenta perdas internas de cerca de 17%, sendo, portanto, um motor de muito boa qualidade. Dessa maneira, definimos a corrente (150 A), a tensão (24 VDC) de entrada e o tipo Série. A partir daí, vamos iniciar a especificação dos componentes da máquina elétrica pelo dimensionamento do controlador de impulso. Se a corrente nominal é 150 A, o controlador deverá suportar três vezes essa corrente, pois o controlador é o único componente do veículo que é di mensionado pela corrente de pico. O motor, quando parte com carga total, tem picos de corrente de até sete vezes sua corrente nominal. No entanto, esse pico tem uma duração muito curta, de pou cos milissegundos. Numa segunda etapa, com uma duração um pouco mais longa, a corrente fica na ordem de duas a três vezes a corrente nominal e em seguida cai para a corrente nominal. O controla dor é dimensionado para essa segunda etapa, pois a primeira etapa é tão curta que o controlador a suporta bem.
No nosso exemplo, a corrente do con trolador deverá ser de 3 x 150 A = 450 A. Portanto, nosso controlador deverá ser para motor Série, com 24 V e 450 A.
Vamos agora ao dimensionamento dos demais componentes do veículo: Contatores: os contatores são di mensionados para a corrente nominal do veículo, pois eles suportam muito bem picos de corrente. Por exemplo, um contator Albright/Curtis modelo SW180 tem a seguinte curva de corrente:
Curva de Corrente
Contador Albright/Curtis modelo SW180
Os contatores suportam muito bem os picos de corrente, não tendo que ser dimensionados para eles, mas sim para a corrente nominal do motor. Um contator de 24 V/150
A deverá ser usado.Chave de emergência: as chaves de emergência também devem ser dimen-sionadas para a corrente nominal, pois suportam muito bem breves picos de cor-rente. Vejamos o exemplo da chave Cur-tis modelo ED-250 para 250 A nominal.
Chave de emergência
Curtis modelo modelo ED-250 para 250A nominal.
No nosso exemplo, deveremos utilizar uma chave de emergência para 150 A ou a imediatamente acima desse valor que for disponível.
Horímetro, medidores de descarga, painéis e outros instrumentos: todos esses itens não recebem a corrente do motor e devem apenas ser dimensiona-dos para 24 VDC. A corrente que pas-sará por eles é insignificante, pois eles não fazem parte do circuito de potência.
Aceleradores: como já foram alvo de um artigo anterior mais detalhado, aqui daremos apenas informações li-geiras. Existem aceleradores indutivos (em geral de 0 a 5 VDC) e resistivos (em geral de 0 a 5 Ohms). Os aceleradores devem ser definidos a partir do controlador de impulsos. Cada controlador é projetado para aceitar um e/ou outro tipo de acelerador. Dessa maneira, veja as especificações técnicas do controla-dor antes de definir o acelerador.
Lâmpadas sinalizadoras: elas também consomem muito pouca corrente, mas devem ser especificadas para a voltagem do veículo. Devemos sempre evitar usar tensão menor nas lâmpadas, retirando tensão apenas de uma parte das baterias, pois apesar de o consumo de corrente ser diminuto, ele acabará desbalanceando o bando de baterias, e nesse caso estará drenando corrente apenas de algumas das baterias do banco de baterias.Carregadores de baterias: eles de-vem ser especificados para a voltagem do banco de baterias do equipamento.
A amperagem deverá ser de aproximadamente um quinto da capacidade em ampères/hora do banco de baterias.
Assim, para um banco de baterias de 24 V/350 Ah, deveremos especificar um carregador de baterias de cerca de 50 A, em 24 V.
Como vimos, a parte mais delicada da especificação dos componentes elétricos e eletrônicos para os veículos elé-tricos é a dos componentes por onde circula a corrente que gera a potência para o equipamento, ou seja, o controlador, contatores e chave de emergência.
Os demais componentes são de mais fácil escolha e dimensionamento.