O que é a frenagem regenerativa?

Escrito na categoria "Mecânica e manutenção de veículos" por André M. Coelho.

Se você está interessado em comprar um carro elétrico ou híbrido, você pode ter ouvido falar sobre a frenagem regenerativa. Mas o que esse termo significa e como é dirigir um carro com esse sistema? Continue lendo para descobrir tudo o que você precisa saber sobre este moderno sistema para os veículos.

O que é o sistema de frenagem regenerativa?

Quando você pisa no pedal de freio de seu carro a gasolina ou diesel, o fluido hidráulico empurra as pastilhas de freio contra os discos de freio em cada roda (ou tambores em modelos mais antigos e mais baratos). O atrito resultante atua para diminuir a velocidade do carro, gerando calor e desgastando o material das almofadas e discos no processo.

A frenagem regenerativa é uma maneira de tirar a energia desperdiçada do processo de desacelerar um carro e usá-la para recarregar as baterias do carro. Em um carro normal, a frenagem simplesmente desperdiça energia – mas com a frenagem regenerativa, parte da energia pode ser reutilizada.

Aonde existem os sistemas de frenagem regenerativa?

Os sistemas de frenagem regenerativa são comuns em muitos carros modernos. Nos modelos a gasolina e diesel, é usado para carregar a bateria que executa vários sistemas auxiliares no carro, o que significa menos trabalho para o motor e menos combustível queimado. Nesses carros, o sistema é virtualmente imperceptível para o motorista, mas em carros híbridos e nos modelos puramente elétricos, a frenagem regenerativa assume um papel mais ativo e óbvio. Nesses modelos, a regeneração do freio pode ajudar a carregar as baterias maiores que dirigem diretamente o carro.

Frenagem regenerativa de veículo

A frenagem regenerativa ajuda a recuperar energia, principalmente em veículos elétricos. (Foto: divulgação)

Como funciona a frenagem regenerativa?

O motor elétrico em seu carro híbrido ou elétrico funciona em duas direções – uma para mover as rodas e mover o carro e a outra para recarregar a bateria. Quando você tira o pé do pedal do acelerador e pisa no freio, o motor troca de direção e começa a colocar energia de volta na bateria.

Quando esse processo começa, você pode sentir o carro começar a desacelerar. É uma sensação diferente em cada carro que tem essa função, porque os fabricantes podem programar a quantidade de frenagem regenerativa que ocorre quando você tira o pé do pedal.

Todos os carros ainda têm freios normais, portanto, se você pressionar o pedal com força suficiente, o sistema hidráulico entrará em ação para fazer com que você pare rapidamente (dependendo da sua velocidade). Novamente, carros diferentes terão diferentes quantidades de força no pedal necessárias para fazer os freios entrarem em ação.

Para entender como a frenagem regenerativa funciona e quais são seus limites práticos, uma breve recapitulação de como os motores funcionam pode ser útil.

Uma parte do motor projeta um campo magnético de intensidade fixa que interage com um campo magnético de intensidade rotativa / variável que é projetado pela armadura para produzir movimento rotativo. Em motores de Corrente Alternada (CA), o campo geralmente é o rotor, enquanto a armadura é composta pelo estator e pelo inversor. Se os pólos magnéticos do campo estiverem travados com os da armadura, o motor é dito síncrono; quando alguma diferença entre os dois é permitida (ou mesmo necessária, como no motor de indução), o motor é dito assíncrono.

Da perspectiva do rotor, os campos magnéticos da armadura e do campo aparecem congelados no espaço no motor síncrono, com apenas alguns graus de deslocamento em ambos os lados do “bloqueio” separando o torque de geração total do torque de motorização total . Esses campos parecerão girar lentamente um em relação ao outro no motor assíncrono (indução), no entanto, com o torque de motorização total ocorrendo a uma velocidade vários por cento abaixo da velocidade síncrona e o torque de geração total a uma velocidade vários por cento maior.

O torque em ambos os tipos de motores é basicamente proporcional à força do campo magnético da armadura ou do campo, o que for mais fraco. A força de um campo magnético de um ímã permanente é fixa, é claro, mas é proporcional à corrente em um eletroímã e, uma vez que a armadura é basicamente uma coleção de eletroímãs dispostos em um círculo ao redor do rotor, o torque pode ser variado pelo controle a corrente da armadura. A corrente não pode ser aumentada arbitrariamente porque em uma corrente alta o suficiente, tudo age como um fusível.

Muito antes de qualquer fio começar a derreter, outro limite irá disparar em: saturação magnética, ou a intensidade máxima do campo que um material ferromagnético pode tolerar antes de perder abruptamente a capacidade de concentrar linhas magnéticas de força. A saturação reduz o torque disponível do motor, bem como a indutância de seus enrolamentos; o último pode resultar no aumento da corrente muito rápido para a proteção de sobrecorrente entrar em ação.

Felizmente, o circuito magnético na maioria dos motores é projetado para saturar de forma progressiva, portanto, a única consequência de dominar a armadura será um caso de retorno decrescente para cada aumento incremental na corrente.

Frenagem regenerativa e o uso do inversor

A última peça do quebra-cabeça é o inversor. Como mencionado antes, a tensão e a frequência em um motor CA são proporcionais ao RPM. Quando o motor está operando como um motor, o fluxo de corrente através do hardware do inversor é tal que só pode atuar como um conversor para reduzir a tensão da bateria para uma tensão CA de valor RMS inferior. Mas quando o motor está operando como um gerador, o fluxo de corrente é revertido através do inversor e o mesmo hardware agora deve atuar como um conversor de reforço (e retificador).

No caso do motor de indução, o inversor precisa estar presente para fornecer energia ao campo antes que ele possa atuar como um gerador, portanto, na ausência de qualquer excitação de campo, é apenas um pedaço giratório de metal. O motor PM AC sempre produzirá uma tensão sempre que seu eixo estiver girando, no entanto, e se seu eixo estiver girando muito mais rápido do que poderia dada a tensão da bateria disponível, o inversor deve ajustar o tempo de suas correntes de fase para suprimir parcialmente o campo PM (também conhecido como enfraquecimento de campo).

O enfraquecimento de campo é usado nos modos de motorização e geração; no primeiro, permite que o motor gire mais rápido ao custo de algum torque (porque um campo mais fraco significa menos torque, se todo o resto for igual), enquanto no último impede a destruição do inversor devido ao fluxo excessivo de corrente de volta para a bateria.

A frenagem regenerativa e um método vantajoso porque…

Existem muitos carros com travagem regenerativa, e todos eles parecem um pouco diferentes de usar. Na verdade, na maioria dos carros elétricos, você pode até personalizar a sensação de acordo com sua preferência.

Se quiser colher o máximo possível de energia perdida, você pode configurá-lo para o ajuste máximo, ou se você odeia a sensação do próprio carro freando, pode desligá-lo. Na maioria dos casos, as luzes de freio do carro acenderão se o carro estiver desacelerando rapidamente, mesmo se você nem mesmo tocar no pedal do freio.

Alguns carros têm até um sistema de controle de cruzeiro automático que usa a regeneração dos freios. O carro da frente é monitorado por sensores e a regeneração do freio é usada para corresponder à velocidade do carro na estrada.

Em muitos veículos elétricos, quando você tira o pé do pedal completamente, parece que você está com o pé no freio. Isso costuma ser chamado de direção de um pedal, pois você precisa modular o pé direito para acelerar e desacelerar, em vez de trocá-lo entre os pedais do freio e do acelerador.

No Nissan Leaf, por exemplo, isso é conhecido como e-Pedal e pode ser ligado e desligado usando um botão no painel. No Kia e-Niro, existem remos atrás do volante que permitem quatro níveis diferentes de regeneração. No Tesla, a frenagem faz parte do circuito elétrica e mantém a eletricidade não usada e a gerada pelos freios regenerativos, retornando para a bateria o que não foi usado.

No entanto, em outros modelos, a força regenerativa não é muito forte. Parece um pouco mais como estar em alta marcha e usar o freio motor para reduzir a velocidade de um carro a gasolina ou diesel.

A frenagem regenerativa geralmente tem um efeito prejudicial na sensação do pedal do freio, então leva algum tempo para se acostumar – especialmente quando você descobre o ponto de transição entre a frenagem regenerativa e o sistema de freio hidráulico.

Ficou alguma dúvida? Deixem nos comentários suas perguntas!

Sobre o autor

Autor André M. Coelho

O pai de André já teve alguns carros clássicos antes de falecer, como Diplomata, Chevette e Opala. Após completar 18 anos, tirou carteira de moto e carro, comprando então sua primeira moto, uma Honda Sahara 350. Fez um curso de mecânica de motos para começar uma restauração na moto, e acabou aprendendo também como consertar alguns problemas de carros. Seu primeiro carro foi uma Nissan Grand Livina de 2014 e pretende em breve comprar uma picape diesel. No caminho, vai compartilhando tudo que aprende no site Carro de Garagem.

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