Faixa ampla de rotação e torque disponível desde a partida permitem que muitos elétricos usem apenas uma redução fixa. A Audi detalha esse funcionamento, enquanto um estudo da SAE mostra como duas relações podem ampliar força de tração e velocidade máxima em aplicações específicas.
O motor de um carro elétrico pode trabalhar em uma faixa de rotação ampla, o que permite conectar o conjunto às rodas por uma redução fixa. A transmissão continua existindo, mas sem a sequência de relações usada nos automóveis a combustão para acompanhar diferentes velocidades.
A documentação técnica da Audi sobre sistemas de propulsão elétrica explica que o motor elétrico pode disponibilizar torque máximo desde o início do funcionamento e mantê-lo em uma ampla faixa de rotação. Por essa característica, várias marchas geralmente não são necessárias para entregar potência às rodas.
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Nos automóveis a combustão, diferentes relações ajudam o motor a permanecer em uma faixa de rotação adequada conforme a velocidade e a demanda de força mudam. No elétrico, a amplitude de funcionamento do motor permite que uma única relação cubra essas condições em muitos projetos.
Por que uma única relação basta em muitos elétricos
No exemplo técnico descrito pela Audi, a transmissão de uma velocidade possui modos de avanço e ré, mas isso não representa duas relações mecânicas. Para o veículo se deslocar para trás, o sentido de rotação do motor elétrico é invertido enquanto a redução permanece a mesma.
A redução continua necessária porque o motor pode girar muito mais rápido que as rodas. No sistema apresentado pela fabricante para a plataforma MEB, a relação é próxima de 10:1, adaptando a rotação elevada do motor à velocidade do eixo que movimenta o veículo.
Esse número não deve ser tratado como padrão para todos os elétricos. Relação de transmissão, características do motor, dimensões dos pneus, massa do veículo, velocidade máxima pretendida e arquitetura do conjunto variam, e cada fabricante pode dimensionar esses componentes de maneira diferente.
Uma transmissão de uma velocidade também não significa ausência de engrenagens. No sistema descrito pela Audi, o conjunto mecânico realiza a redução entre motor e eixo, enquanto o diferencial distribui a força para as rodas.
O motorista não precisa selecionar relações durante a aceleração, mas a transmissão continua intermediando a entrega de força. Por isso, dizer simplesmente que um carro elétrico não tem câmbio elimina uma parte mecânica que permanece presente, ainda que seja bem mais simples que uma caixa convencional de múltiplas marchas.
A escolha de uma redução fixa exige conciliar necessidades diferentes. Uma relação mais curta pode aumentar a força transmitida às rodas, enquanto uma relação mais longa permite que o motor opere com menor rotação para determinada velocidade do veículo.
Com apenas uma relação disponível, o projeto precisa encontrar um ponto capaz de atender à aceleração, à velocidade máxima pretendida e à faixa operacional do motor. É justamente esse compromisso que explica por que algumas aplicações estudam ou adotam mais de uma velocidade.
O que uma segunda marcha pode mudar
O estudo Development of Compact Two-Speed Transmission for Electric Vehicles, publicado pela SAE International avaliou uma transmissão compacta de duas velocidades para veículos elétricos. O trabalho considera situações em que uma única relação pode limitar a velocidade máxima ou manter o motor fora de regiões mais eficientes em determinadas condições.
A solução desenvolvida pelos pesquisadores utiliza um conjunto planetário, dois sincronizadores e uma unidade de controle da transmissão. Esse sistema coordena os mecanismos responsáveis pela troca e ajusta a rotação do motor elétrico à velocidade do veículo durante a mudança de relação.
Depois dos ensaios em dinamômetro, a transmissão foi instalada em um veículo para testes de funcionamento e calibração. Na configuração avaliada, a primeira marcha aumentou em mais de 40% a força de tração, resultado associado à capacidade de aplicar uma redução mais favorável às situações de maior demanda nas rodas.
A segunda relação produziu outro efeito: a velocidade máxima aumentou em mais de 30% nos testes descritos pelo estudo. As duas marchas permitiram, portanto, separar funções que precisam ser conciliadas por uma única redução em transmissões convencionais de uma velocidade.
O trabalho também relaciona o uso das duas relações à possibilidade de operar o motor em regiões mais favoráveis à eficiência. O resumo público, porém, não apresenta um percentual geral de redução no consumo de energia, o que impede transformar essa possibilidade em um ganho universal e quantificado para qualquer veículo elétrico.
Uma caixa de duas velocidades também não torna automaticamente inferior a solução de relação fixa. Quando motor, redução e velocidade máxima pretendida podem ser conciliados com uma única relação, o projeto dispensa as mudanças de marcha e reduz a quantidade de mecanismos necessários para controlar a transmissão.
Nas aplicações em que os objetivos de desempenho exigem comportamentos diferentes em baixa e alta velocidade, uma segunda relação pode ampliar as possibilidades de calibração do conjunto. Os resultados da SAE mostram esse efeito na força de tração e na velocidade máxima da configuração testada, sem estabelecer a mesma vantagem para todos os projetos.
A contrapartida aparece na própria construção do sistema: acrescentar outra marcha exige engrenagens, sincronizadores, atuadores e controle eletrônico adicionais. Essa complexidade só se justifica quando os ganhos pretendidos em desempenho ou eficiência compensam o aumento de componentes, massa, custo e perdas mecânicas no projeto específico.
