Climatização automotiva, desde a criação até os carros elétricos, consome muita energia

No início do desenvolvimento do sistema, usavam-se placas de gelo, mas o ar-condicionado tornou-se elétrico em 1902 devido ao trabalho do engenheiro americano Willis Carrier. Isso fez a Cadillac introduzir o primeiro condicionador de ar em 1939, já a Chrysler instalou o primeiro sistema em 1953, usando o gás refrigerante R22. 

Climatização automotiva, desde a criação até os carros elétricos, consome muita energia

Hoje, os fornecedores de tecnologias automotivas de controle de clima são constantemente desafiados em três áreas principais: 

• aumento das pressões ambientais; 

• mudanças nas necessidades do mercado; 

• aumento das expectativas do cliente.

Consequentemente, as prioridades cresceram para abranger não apenas a tecnologia em si, mas também o conforto dos passageiros, a sustentabilidade ecológica e a economia de combustível. 

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O que faz o sistema de controle climático do carro funcionar são basicamente  cinco componentes que formam o sistema:

1. evaporador; 

2. compressor; 

3. receptor/filtro secador;

4. condensador; 

5. tubulação de fluido e válvula de expansão.

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O controle climático desempenha funções importantes no veículo:

• Conforto através do ar filtrado, distribuído para cada ocupante, purifica o ar poluído ou remove odores desagradáveis;

• Segurança ao desembaçar os vidros;

• Tecnologia de aquecimento, ventilação e esfriamento. Como funciona o Climate Control?

O principal objetivo de um sistema de controle climático automotivo é proporcionar conforto aos ocupantes no menor tempo possível. 

O que é o arrefecimento do trem de força?

O sistema de arrefecimento do motor foi inicialmente projetado para evitar danos ao motor devido ao superaquecimento.

Para evitar o superaquecimento do motor de combustão interna, um fluido refrigerante é circulado, levando o calor do motor e eliminando no radiador para o ar ambiente.

Este líquido refrigerante quente flui também através do núcleo do aquecedor do módulo do ar-condicionado, trazendo o calor para o ar da cabine, aquecendo o interior do carro.

O sistema de arrefecimento do motor e câmbio contribui com o conforto do clima no interior do veículo através do sistema de ar-condicionado que se comunica por meio de tubulações e válvulas.

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Veículos elétricos também necessitam de controle térmico, pois a eletricidade tem a capacidade de aumentar a temperatura de um objeto e o motor elétrico em um veículo elétrico não é uma exceção.

Motores elétricos também contêm uma série de ímãs que perdem eficácia e força com o aumento da temperatura. 

Baterias de íon de lítio são baterias carregadas e descarregadas pelo movimento de íons de lítio através de um eletrólito.

Se a temperatura sair da faixa ideal de trabalho, a condutividade do eletrólito diminui, indicando que o motor precisa ser resfriado.

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Embora irradiem menos calor do que um motor a combustão, o motor elétrico, o inversor e a bateria encontrados em veículos elétricos ainda precisam de soluções de refrigeração ou aquecimento.

Como o veículo elétrico não possui a entrada de calor fornecida quando o motor de combustão é acionado, o aquecedor do PTC (coeficiente positivo de temperatura), a bomba de calor e o aquecedor elétrico são as principais inovações que fornecem essas soluções. 

Sob o capô, ainda há uma bateria de 12 volts para alimentar a eletrônica embarcada do veículo e um grande módulo preto do ar-condicionado que normalmente é encontrado atrás do painel no interior de veículo não elétrico. 

Ainda tem um compressor elétrico de alta tensão e um aquecedor de resistência para aquecer o fluido refrigerante que controla a temperatura da bateria. 

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As baterias sofrem se forem expostas a temperaturas externas muito altas ou se a temperatura da própria bateria aumentar. Isso pode acontecer se a bateria estiver conectada por muito tempo, embora a maioria venha com mecanismos de segurança para evitar o superaquecimento. No entanto, é sempre uma boa ideia desconectar o carro após uma carga completa.

O frio extremo também afetará negativamente a bateria de um carro. Isso ocorre porque as baterias funcionam com reações químicas. Uma bateria fria significa que essas reações levam mais tempo e a bateria não é capaz de fornecer capacidade de carga total.

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Clima frio pode apresentar desafios únicos para motoristas de veículos elétricos e isso está sendo comprovado na prática com frio o extremo em alguns países como o Canadá.

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Em termos gerais, os extremos de temperatura quente ou fria diminuem a distância ou alcance que um veículo elétrico pode percorrer com uma bateria totalmente carregada. 

O uso do sistema do ar-condicionado reduz ainda mais a autonomia e as razões principais para isso são: 

• Primeiro, seus componentes e processos químicos são melhores quando não está muito quente ou muito frio; 

• Segundo, se usado para aquecer ou resfriar a cabine, o sistema de controle da climatização em um veículo elétrico usa uma quantidade elevada de energia que poderia ser usada para dirigir o veículo.

As implicações dos itens acima são mais evidentes no meio do inverno e do verão, quando as temperaturas são mais extremas.

No uso diário, especialmente nos dias mais quentes e mais frios do ano, o alcance real será muitas vezes inferior ao informado pelo fabricante. Todos os veículos elétricos respondem de maneira diferente a extremos de temperatura. 

Para alguns modelos, o frio extremo do inverno pode até reduzir o intervalo de recarga quase pela metade, embora isso nem sempre seja o caso. 

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Nem todo o controle de climatização dos carros elétricos são iguais, então, o que acontece quando este sistema é ativado?

Sob a temperatura negativa de -7 ° C, quando o sistema de climatização foi usado para aquecer a cabine do veículo, o alcance de reduziu em média 41% (com uma queda de eficiência de 39%) em comparação com os anteriores 24 ° C. A 35 ° C, mas o uso do ar-condicionado para resfriar a cabine mostrou uma redução média de 17% na faixa (com uma redução de 18% na eficiência).

Os veículos elétricos que utilizam sistema de aquecimento resistivo, como Chevrolet Bolt e o VW Golf, perdem eficiência e autonomia.

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Comparando com outros veículos que adotaram tecnologias diferentes de aquecimento, como a bomba de calor utilizado pelo i3 da BMW, consomem menos energia e a carga das baterias tem maior durabilidade.

Bombas de calor usam gás refrigerante que absorve o calor quando se vaporiza e libera o calor quando ele se condensa, para transportar o calor de um lugar mais frio para um local mais quente, apesar do calor fluir naturalmente dos lugares mais quentes para os mais frios. 

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Apenas para comparação, os veículos a gasolina tendem a perder cerca de 18 a 20% de seu alcance de condução entre 20 ° C e -20 ° C. 

Aquecer antes de sair, esta é uma maneira adequada para utilizar o veículo elétrico no frio. Enquanto o carro está conectado à tomada de recarga das baterias, o carro é ligado e o ar da cabine é aquecido sem utilizar a energia das baterias, isso ajuda muito porque o sistema será menos exigido e vai apenas manter o ar que já está aquecido na cabine. É bom lembrar de aquecer os bancos, retrovisores e para-brisas também antes de sair com o carro.

O pré-condicionamento da cabine é altamente recomendado, pois isso aquece (ou esfria) o veículo elétrico usando a energia da rede. Com o pré-condicionamento ativado através do sistema de controle do veículo ou de um aplicativo de smartphone, os motoristas podem garantir que eles cheguem a um veículo elétrico totalmente carregado, totalmente descongelado e bem quente por dentro. 

Climatização automotiva, desde a criação até os carros elétricos, consome muita energia

Fonte: Oficina Brasil. Por: Antonio Gaspar de Oliveira.

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