Híbridos e elétricos: Conceito de sistema de ar condicionado em veículos elétricos

Veículos como o BMW i3 possuem a bateria de tração refrigerada pelo mesmo circuito de climatização que atua na cabine; conheça particularidades do sistema

Na edição nº 300 (abril/2019) da Revista O Mecânico explicamos como o mercado de híbridos e elétricos vai trazer mudanças para o setor de manutenção automotiva e quais cuidados são necessários para receber um veículo desses em sua oficina.

Por Gustavo de Sá e Fernando Lalli
Fotos por Lucas Porto

Mesmo que você não se especialize na manutenção de trens de força ou sistemas mais complexos, somente o fato de ter um carro eletrificado estacionado em seu estabelecimento traz mudanças ao cotidiano do serviço que devem ser observadas por questão de segurança.

Em um automóvel comum, trocar o fluido refrigerante e o óleo lubrificante da climatização é uma operação simples, desde que usados os produtos corretos e uma máquina recicladora que esteja apta para a função. O princípio de funcionamento é igual em veículos eletrificados, e o procedimento em si é muito semelhante. Porém, alguns modelos requerem insumos específicos: o óleo lubrificante, por exemplo, não é o PAG convencional que a maioria dos veículos aceita.



Outros ainda possuem sistemas de ar condicionado que, além de aclimatar o habitáculo do veículo, também arrefecem a bateria. Trata-se de um sistema de climatização com circuito em paralelo que funciona independente, ou seja, pode funcionar para refrigerar a bateria sem necessariamente estar ligado dentro da cabine do veículo – e vice-versa. É o caso do BMW i3.

Por isso, é indispensável saber a natureza dos sistemas antes de fazer qualquer intervenção no veículo. “É fundamental tomar cuidado com os sistemas de ar condicionado em veículos elétricos e híbridos. Equipamento, máquinas e conhecimento técnico com certeza fazem a diferença no dia a dia”, afirma o instrutor técnico da Bosch, Leonardo Pereira.



A IMPORTÂNCIA DOS EPIS

Como em qualquer trabalho no dia a dia do mecânico, a manutenção de veículos eletrificados exige atenção com os Equipamentos de Proteção Individual (EPIs). A primeira recomendação é a sinalização da área de trabalho com placas de alerta sobre o trabalho com alta tensão, além de uso de cordão e/ou fita de isolamento do perímetro.



Para o trabalho direto com os equipamentos elétricos, são recomendadas luvas isolantes de classe zero até 1.000 V, ferramentas isolantes (a fim de evitar choque elétrico ou curto circuito), óculos de proteção e sapatos isolantes. Para a manutenção do sistema de ar condicionado, entretanto, os EPIs de alta tensão não são necessários. São exigidos somente luva comum e óculos (abaixo).



SISTEMA HÍBRIDO EM UM ELÉTRICO?

Este BMW i3 possui o sistema REX: um motor de motocicleta (de 647 cm³), a combustão, que não propulsiona o veículo, mas sim movimenta um motor elétrico gerador para a bateria, aumentando sua carga e estendendo a autonomia do veículo em situações de emergência (quando não há uma tomada por perto). As baterias de íons de lítio do i3 mostrado nesta reportagem (ano/modelo 2014/2015) produzem tensão nominal de 355 volts e são capazes de gerar 22 kWh de energia (1).



A máquina recicladora é semelhante à utilizada em modelos convencionais e possui programação específica para eletrificados e sistema de ar condicionado híbrido. Note que o termo híbrido, neste caso, não se refere ao i3 (que é um modelo 100% elétrico com extensor de autonomia), mas, sim, ao conjunto de climatização. A menção ao “sistema híbrido” faz alusão ao fato de o sistema ter duas funções: climatizar a cabine e também as baterias de íons de lítio.

Sob o capô, abaixo da uma cobertura plástica que faz as vezes de porta-objetos (2), ficam as válvulas de alta e baixa pressão (3 e 4).







Para dias frios, o sistema de aquecimento da cabine é diferente daquele presente em carros a combustão (onde parte do calor do motor térmico pode ser dissipado para a cabine). “Nos elétricos, o sistema de aquecimento trabalha com alta tensão. Há um reservatório separado de água, conexões com mangueira, bomba elétrica e um módulo aquecedor de alta tensão”, detalha o especialista (5).



Na parte dianteira, há ainda um trocador de calor responsável por baixar a temperatura do sistema, com outro reservatório dedicado ao líquido de arrefecimento específico (6).



Sob o assoalho do porta-malas (onde geralmente fica o alojamento do estepe em carros convencionais), ficam posicionados o extensor de autonomia (conjunto formado pelo motor térmico + motor elétrico conversor de energia) e o motor elétrico de tração integrado com módulo inversor/conversor.

Próximo ao motor elétrico que traciona as rodas (7) fica o compressor elétrico do ar-condicionado, do tipo espiral (scroll) e trifásico (8).





“Importante ressaltar que o óleo lubrificante do compressor é específico para modelos eletrificados”, alerta Pereira. O mais comum, conhecido como PAG 150, não é indicado – para veículos como o BMW i3, o recomendado é o PAG SPA-2 da Sanden, além do gás refrigerante de código R134a.

Dentro do conjunto de baterias de íons de lítio (9) há um modulo de gerenciamento que automaticamente aciona o compressor do ar-condicionado para a climatização das baterias. Esta função pode ser ativada independentemente da presença do condutor ou da chave de ignição.



“Quando o veículo está estacionado e plugado em fonte de carregamento, por exemplo, há uma tendência de aquecimento natural das baterias. Portanto, automaticamente o sistema entra em ação para baixar a temperatura”, explica Pereira.

A pressão das baterias não pode diferir da externa. Portanto, no i3 há um ponto de equilíbrio de pressão (10). “Ele também auxilia na ventilação do sistema”, conta o instrutor técnico. O gás refrigerante do sistema é controlado por uma válvula de desligamento e expansão, com controle de fluxo de gás(11).





1) Válvula combinada de expansão e desligamento da climatização na bateria
2) Entrada das linhas de alta e baixa pressão da climatização na bateria
3) Compressor do ar-condicionado
4) Bateria de tração
5) Válvula de expansão para o habitáculo
6) Radiador do arrefecimento/ar quente
7) Linhas de alta e baixa pressão da climatização