Arquiteturas multimotor para veículos elétricos
Adicionar motores proporciona a um veículo elétrico mais fontes de binário controláveis de forma independente, mas também aumenta a massa, a eletrónica de potência, as necessidades de arrefecimento e o número de componentes rotativos. O valor de uma arquitetura multimotor depende da eficácia com que o veículo utiliza esses motores durante a aceleração, em curva, a velocidade constante, na regeneração e em condições de avaria.
Arquiteturas com um só motor
Normalmente, um único motor aciona duas rodas através de uma engrenagem redutora e de um diferencial. A tração dianteira coloca a unidade motriz junto ao eixo direcional e pode simplificar plataformas derivadas de veículos com tração dianteira. A propulsão traseira separa a motricidade da direção e pode melhorar a aderência durante a aceleração, porque a carga é transferida para trás.
Mesmo um só motor pode proporcionar um controlo preciso da tração, travagem regenerativa e intervenção na guinada através dos travões. Um diferencial mecânico permite que as rodas esquerda e direita rodem a velocidades diferentes, enquanto uma função de bloqueio controlada eletronicamente ou os travões de fricção podem redistribuir o binário útil nas rodas.
As vantagens são o reduzido número de componentes, a baixa massa e custo e as pequenas perdas parasitas. A principal limitação é que um só eixo tem de assegurar toda a propulsão e regeneração.
Dois motores e tração integral elétrica
A configuração multimotor mais comum utiliza um motor em cada eixo. Não existe um veio de transmissão mecânico entre ambos. O controlador do veículo pode alterar rapidamente a distribuição de binário entre o eixo dianteiro e o traseiro, dentro dos limites da aderência dos pneus, dos motores e inversores, das cargas sobre os eixos e da potência da bateria.
Os dois motores não têm de ser idênticos. Um fabricante pode escolher um motor de ímanes permanentes muito eficiente para o eixo principal e um motor de indução para assistência intermitente. A Audi utiliza um motor síncrono de ímanes permanentes atrás e um motor assíncrono à frente no Q6 e-tron quattro, enquanto a Tesla especifica um motor de ímanes permanentes atrás e um motor de indução à frente nas versões aplicáveis do Model 3 AWD.
O controlador pode utilizar sobretudo o eixo mais eficiente com carga reduzida, acrescentar o outro motor para acelerar ou melhorar a tração e usar um ou ambos para regenerar energia. Esta estratégia depende do mapa de eficiência de cada unidade motriz, e não de uma regra fixa segundo a qual um eixo seria sempre melhor.
Desenergização e desconexão de um eixo
Um motor desenergizado pode continuar a provocar perdas. Os ímanes permanentes induzem tensão sempre que o rotor gira, enquanto as engrenagens, rolamentos, vedantes e o óleo continuam em movimento. As máquinas de indução e de excitação elétrica podem reduzir o fluxo do rotor quando não produzem binário, mas as suas perdas mecânicas mantêm-se.
Uma embraiagem de desconexão impede que parte da transmissão secundária rode com as rodas. Isto pode reduzir as perdas a velocidade constante, sobretudo num motor de ímanes permanentes, mas a embraiagem e o atuador aumentam a massa e o custo, exigem transições de controlo e acrescentam outro modo de avaria. A reconexão tem de sincronizar as peças rotativas e restabelecer o binário sem uma perturbação percetível.
A poupança de energia proporcionada pela desconexão depende do ciclo de utilização. O benefício pode ser pequeno se o segundo eixo for necessário com frequência, ao passo que o mesmo dispositivo pode ser valioso numa condução estável em autoestrada.
Sistemas com três motores
Um veículo elétrico com três motores tem normalmente um motor num eixo e dois motores controlados de forma independente no outro. Se cada um dos motores emparelhados tiver uma transmissão separada para uma roda, o eixo pode distribuir o binário positivo e regenerativo da esquerda para a direita sem um diferencial convencional.
Esta configuração permite controlar diretamente o momento de guinada: aumentar o binário motor na roda exterior pode ajudar o veículo a virar, enquanto diferentes binários regenerativos podem contribuir durante a desaceleração. A vetorização disponível continua limitada pela aderência longitudinal e lateral combinada de cada pneu.
Uma configuração com três motores nem sempre significa binário independente em cada roda. Noutras arquiteturas, três máquinas podem ser combinadas através de engrenagens ou embraiagens partilhadas. É necessário conhecer o percurso mecânico antes de deduzir as capacidades a partir do número de motores.
Quatro motores
Uma arquitetura com quatro motores pode atribuir um motor a cada roda, embora um veículo também possa integrar dois motores em cada unidade motriz do eixo. O controlador pode então ajustar a propulsão e a regeneração nas quatro rodas.
O sistema Quad-Motor de segunda geração da Rivian utiliza motores controlados individualmente e uma desconexão automática do eixo traseiro. A Mercedes-Benz documenta três motores de fluxo axial — não quatro — no seu AMG GT 4-Door Coupe de 2026, demonstrando por que motivo a configuração dos eixos é mais importante do que simples categorias de marketing.
Os motores independentes para cada roda podem responder rapidamente e evitar os compromissos de um diferencial mecânico. Também multiplicam os inversores ou canais de inversor, sensores, rolamentos, engrenagens, circuitos de arrefecimento e a coordenação do software. A penalização de massa não suspensa dos verdadeiros motores nas rodas não se aplica automaticamente aos motores montados na carroçaria que acionam as rodas através de semieixos.
A vetorização do binário é uma capacidade do sistema
A vetorização do binário consiste em criar deliberadamente diferentes binários úteis, motores ou regenerativos, entre eixos ou rodas. A expressão não especifica como isto é conseguido. Os sistemas podem utilizar:
- motores independentes;
- um diferencial ativo ou um conjunto de embraiagens;
- intervenção dos travões;
- comandos diferentes para os motores dianteiro e traseiro;
- uma combinação destes métodos.
O controlador estima a capacidade dos pneus a partir das velocidades das rodas, do ângulo de direção, da aceleração, da velocidade de guinada e de modelos do veículo. Tem de coordenar a propulsão solicitada com o controlo de estabilidade e os travões de fricção. Com uma aceleração lateral elevada, o pneu pode conservar pouca aderência longitudinal para aplicar binário vetorial adicional.
O binário do motor também não é o binário na roda. A relação de transmissão e a eficiência da cadeia cinemática multiplicam o binário no veio, enquanto o raio do pneu converte o binário na roda em força longitudinal. É enganador comparar sistemas apenas pelo binário do motor anunciado, sem estas grandezas.
Eficiência, desempenho e limites térmicos
Uma maior potência instalada nos motores pode melhorar a aceleração sem levar uma única máquina ao seu limite. Também pode distribuir a travagem regenerativa e proporcionar uma reserva térmica durante utilizações repetidas com carga elevada.
No entanto, durante a condução normal, as unidades motrizes adicionais geram encargos elétricos e mecânicos. Um controlador eficiente escolhe a combinação com a menor perda total entre a bateria e as rodas no ponto de funcionamento solicitado. Esta pode envolver um eixo, ambos os eixos com carga reduzida ou um eixo desconectado.
As potências de pico combinadas dos motores nem sempre podem ser somadas. A potência de descarga da bateria, a corrente do barramento DC, a capacidade dos inversores, a aderência dos eixos e os limites térmicos podem restringir a potência do sistema a um valor inferior à soma aritmética. O mesmo se aplica à regeneração quando a capacidade da bateria para aceitar carga é a restrição ativa.
Redundância e funcionamento degradado
Vários motores criam a possibilidade de manter a propulsão depois de uma unidade motriz ser desativada, mas a redundância não é automática. Os contactores da bateria, circuitos de arrefecimento, unidades de controlo, comunicações ou barramentos de alta tensão partilhados podem continuar a ser pontos comuns de avaria.
Um modo degradado seguro também tem de controlar a guinada. A perda súbita de binário num dos lados de um eixo com rodas acionadas de forma independente pode criar um momento de direção. Os controladores precisam de detetar avarias, coordenar a redução do binário e conservar capacidade suficiente de travagem e estabilização.
Continuar a série sobre motores
Volte a Electric Motors and Drive Units para consultar a sequência completa sobre motores e unidades motrizes.