Nos carros convencionais, a redução de velocidade depende principalmente do atrito entre discos e pastilhas. O sistema continua extremamente eficiente e seguro, mas há uma consequência física: durante a frenagem, parte da energia cinética do veículo é convertida principalmente em calor e dissipada pelos freios.
Com a chegada dos veículos eletrificados, os engenheiros encontraram uma maneira de reaproveitar parte dessa energia. É aí que entra a frenagem regenerativa, uma das tecnologias mais importantes para a eficiência dos carros elétricos e híbridos modernos.
Em vez de depender somente dos freios por atrito, o veículo pode utilizar o próprio motor elétrico para desacelerar e, ao mesmo tempo, produzir eletricidade. Essa energia retorna para a bateria e pode ser utilizada novamente para movimentar o carro.
Mais do que uma forma de aumentar a autonomia, a tecnologia muda a maneira como o veículo desacelera e pode também reduzir o uso de discos e pastilhas.
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A ciência por trás da frenagem regenerativa
Embora sua aplicação nos automóveis seja relativamente recente, o princípio físico utilizado é conhecido desde o século XIX e está relacionado à indução eletromagnética estudada por Michael Faraday.
De forma simplificada, um motor elétrico pode trabalhar nos dois sentidos do processo energético. Quando recebe eletricidade, transforma essa energia em movimento. Quando é movimentado mecanicamente pelas rodas, pode fazer o caminho inverso e atuar como gerador.
É justamente esse segundo comportamento que torna possível a frenagem regenerativa.
O que acontece quando o motorista tira o pé do acelerador
Durante a aceleração, a bateria fornece eletricidade ao motor, que gera torque e movimenta as rodas.
Quando o motorista reduz ou retira a pressão sobre o acelerador, dependendo da configuração do veículo, o fluxo de energia pode mudar.
As rodas, ainda girando pela inércia do carro, passam a movimentar o motor elétrico. Nesse momento, ele atua como gerador e transforma parte da energia cinética do veículo novamente em energia elétrica.
Essa eletricidade pode então ser armazenada na bateria.
O processo também cria uma força contrária ao movimento das rodas e provoca desaceleração. É por isso que alguns carros elétricos parecem reduzir a velocidade com muito mais intensidade quando o motorista simplesmente tira o pé do acelerador.
O Alternative Fuels Data Center, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, explica que durante a regeneração as rodas movimentam o motor elétrico, que passa a produzir eletricidade e, simultaneamente, ajuda a desacelerar o veículo.
Por que alguns elétricos parecem frear sozinhos?
A intensidade dessa desaceleração depende do projeto e da configuração escolhida pelo motorista.
Alguns veículos permitem selecionar diferentes níveis de regeneração. Em configurações mais suaves, o carro preserva mais o embalo quando o acelerador é liberado. Em níveis mais fortes, a redução de velocidade é imediatamente perceptível.
Há ainda sistemas conhecidos como One Pedal Drive, nos quais o acelerador passa a controlar não apenas a aceleração, mas também grande parte das desacelerações.
Um exemplo é o e-Pedal da Nissan. Segundo a própria fabricante, ao aliviar o acelerador o sistema utiliza a regeneração para desacelerar o veículo. Dependendo da versão do sistema, freios hidráulicos também podem participar da operação.
Isso permite reduzir bastante a necessidade de alternar constantemente entre acelerador e freio no trânsito urbano.
Quanto de energia a frenagem regenerativa recupera?
Não existe um percentual único que possa ser aplicado a todos os carros.
A quantidade de energia recuperada varia conforme o veículo, velocidade, topografia, estado de carga da bateria, temperatura, intensidade das desacelerações e estratégia de gerenciamento utilizada pelo fabricante.
Em trajetos urbanos, onde o carro reduz a velocidade frequentemente, a regeneração tende a ter participação maior na eficiência energética.
Cada desaceleração cria uma oportunidade para recuperar parte da energia que seria dissipada principalmente como calor em uma frenagem convencional.
Isso não significa, porém, que toda a energia utilizada para acelerar o veículo possa ser recuperada. Existem perdas durante as diferentes etapas de conversão e armazenamento.
Por que a cidade favorece a regeneração
O trânsito urbano reúne justamente as condições nas quais a tecnologia pode ser utilizada com maior frequência.
Semáforos, cruzamentos, congestionamentos e mudanças constantes de velocidade criam sucessivas oportunidades de desaceleração.
Em rodovias ocorre uma situação diferente. Quando o veículo permanece durante longos períodos em velocidade constante, existem menos oportunidades para recuperar energia.
Além disso, desacelerar desnecessariamente para depois voltar à velocidade anterior pode consumir mais energia do que preservar o embalo.
Por isso, a eficiência da regeneração em estrada depende do veículo, das condições do percurso e da estratégia utilizada pelo sistema.
Frenagem regenerativa substitui os freios convencionais?
Não.
Mesmo os carros com sistemas regenerativos bastante fortes continuam equipados com freios convencionais.
Existem várias situações nas quais a regeneração não consegue fornecer sozinha toda a desaceleração necessária.
Uma delas ocorre quando a bateria está próxima de sua capacidade máxima de carga. Como existe menos espaço disponível para receber energia, o veículo pode limitar a regeneração.
A própria Nissan informa que, em veículos com controle coordenado de frenagem, os freios hidráulicos podem atuar quando a regeneração não consegue fornecer desaceleração suficiente, inclusive em determinadas situações com a bateria totalmente carregada.
Frenagens fortes ou de emergência também podem exigir participação dos freios convencionais.
O motorista, portanto, não deve interpretar o One Pedal ou qualquer sistema regenerativo como substituto do pedal do freio.
Frenagem regenerativa reduz o desgaste de discos e pastilhas?
Pode reduzir.
Como parte das desacelerações é realizada pelo motor elétrico, os freios por atrito podem ser acionados com menor frequência em determinadas condições de uso.
Isso tende a diminuir o trabalho realizado por discos e pastilhas e pode ampliar os intervalos de substituição desses componentes.
O benefício depende, entretanto, do veículo e da utilização. Frenagens fortes continuam exigindo os freios convencionais, e alguns sistemas misturam automaticamente frenagem regenerativa e hidráulica sem que o motorista perceba.
Há ainda outro efeito interessante: utilizar menos os freios por atrito significa produzir menos partículas provenientes do desgaste de discos e pastilhas.
Regeneração forte é sempre mais eficiente?
Não necessariamente.
É fácil imaginar que selecionar o nível máximo de regeneração sempre produzirá o menor consumo, mas a eficiência depende também de como o motorista administra a velocidade.
Se uma regeneração muito intensa fizer o carro perder velocidade sem necessidade, será preciso gastar energia novamente para acelerar.
Em determinadas situações, preservar o embalo pode ser energeticamente mais interessante do que desacelerar e depois recuperar velocidade.
O ideal é antecipar o trânsito, evitar acelerações e frenagens desnecessárias e utilizar a regeneração de maneira compatível com o percurso.
A frenagem regenerativa desgasta mais os pneus?
A regeneração, isoladamente, não significa que os pneus terão desgaste anormal.
A vida útil depende de diversos fatores, entre eles peso do veículo, pressão correta, alinhamento, potência, torque disponível e principalmente o estilo de condução.
Acelerações muito fortes e condução agressiva podem aumentar o desgaste dos pneus independentemente de o carro utilizar frenagem regenerativa.
Durante uma desaceleração progressiva, a regeneração simplesmente utiliza a interação entre rodas e motor elétrico para reduzir a velocidade.
O papel da regeneração nos carros híbridos
A tecnologia não é exclusiva dos elétricos puros.
Nos híbridos, a recuperação de energia é uma das ferramentas utilizadas para melhorar a eficiência do conjunto.
Em um HEV, por exemplo, parte da energia recuperada durante desacelerações pode ser armazenada na bateria e utilizada posteriormente pelo motor elétrico.
Nos híbridos plug-in, ou PHEV, o princípio é semelhante, embora esses veículos normalmente possuam baterias maiores e também possam receber energia diretamente da rede elétrica.
Até sistemas híbridos leves podem utilizar recuperação de energia, embora sua capacidade e funcionamento sejam diferentes dos encontrados em elétricos e híbridos completos.
O sistema funciona quando a bateria está cheia?
A capacidade de regeneração pode ser reduzida quando a bateria está muito carregada.
Isso acontece porque a energia recuperada precisa ser armazenada em algum lugar. Se a bateria não puder receber naquele momento toda a potência disponível, o veículo precisa limitar a regeneração ou recorrer mais aos freios convencionais.
Temperatura da bateria e outras condições do sistema também podem interferir na quantidade de regeneração disponível.
Por isso, o comportamento do carro ao retirar o pé do acelerador nem sempre será exatamente igual em todas as situações.
Frenagem regenerativa vale a pena?
A frenagem regenerativa é uma das grandes vantagens técnicas proporcionadas pela eletrificação.
Em vez de transformar praticamente toda a energia da desaceleração em calor nos freios, o veículo consegue recuperar uma parte e armazená-la novamente na bateria.
O benefício aparece principalmente no trânsito urbano, onde acelerações e desacelerações acontecem constantemente.
Ao mesmo tempo, a tecnologia pode reduzir a utilização dos freios convencionais e contribuir para diminuir o desgaste de discos e pastilhas.
Ela não cria energia gratuitamente e tampouco elimina os freios tradicionais. Existem perdas durante o processo e limitações impostas pela bateria, temperatura e necessidade de desaceleração.
Ainda assim, muda uma lógica que acompanhou o automóvel durante mais de um século: em um carro eletrificado, desacelerar pode significar recuperar parte da energia que seria perdida.
