A evolução da fórmula e
As corridas de Fórmula E são intensas. Há centenas de ultrapassagens por volta de corrida, longas batalhas lado a lado, grandes investidas por posição e, sim, uma queda estranha. Como descobri quando dirigi um, os carros são um pouco complicados. Mas realmente, a Fórmula E leva o que há de melhor na velha escola, correndo em circuitos desafiadores, sem muita aderência aerodinâmica nem aderência mecânica. E combina isso com um motor que produz uma boa quantidade de potência e uma quantidade incrível de torque. E está prestes a ficar ainda mais rápido com a introdução de seu carro Gen 3 EVO. Esta máquina é rápida, na verdade acelera mais rápido do que um carro de F1 e pode atingir velocidades de até 200 mph. É um salto significativo para a Fórmula E. Então, como essa coisa é mais rápida do que um carro de F1? Bem, é tração nas quatro rodas, o que é muito incomum para um carro de fórmula e uma das razões pelas quais ele pode acelerar até 60 mph em apenas 1,82 segundos. Isso é quase um segundo mais rápido que um carro de F1. E outra coisa é sua capacidade de carregamento rápido, adicionando 10% extras de carga em apenas 30 segundos. Isso significa que em algum momento veremos pit stops na Fórmula E. O carregamento rápido significa que os pilotos podem usar mais potência durante a corrida, o que, combinado com os pneus mais aderentes do Evo, tornará os tempos de volta mais rápidos. E, para ser honesto, realmente parece que a Fórmula E está em um ponto de inflexão. E todos esses números são ótimos, mas eu queria me aprofundar um pouco mais. Porque entendo como o motor de combustão funciona. É uma tecnologia que permanece praticamente inalterada há algumas centenas de anos. Mas exatamente o que está acontecendo sob a carroceria de um carro de Fórmula E? E como ele…
Acontece que existe uma tecnologia incrível da qual eu nunca tinha ouvido falar antes. A Fórmula E começou em 2014 com seu carro de primeira geração. Esses carros tinham uma potência máxima de 150 KW, o que equivale a cerca de 200 cavalos de potência. E, para colocar isso em contexto, os carros atuais têm 350 KW, ou seja, cerca de 470 cavalos de potência. Mais que o dobro da potência em menos de 10 anos. As coisas realmente estão progredindo rapidamente. Tenho certeza de que você se lembrará de algo incomum naquela época. Os pilotos tiveram que trocar de carro no meio da corrida. Pode ter parecido um pouco estranho, como uma mudança de driver leemon, mas um pouco estranho. Mas essa troca teve tudo a ver com as limitações tecnológicas da época. As baterias naquela velocidade simplesmente não conseguiam durar a corrida inteira. Passando para 2018 e entrando na geração 2, os carros mais novos podiam passar por uma corrida inteira sem precisar de uma troca. Graças a baterias melhoradas, os carros agora tinham 250 KW de potência, o que equivale a 335 cavalos de potência. E eles podiam atingir 60 mph em 2,8 segundos. Eles também tinham uma velocidade máxima de 175 mph. Ah, e eles também ganharam um novo kit de carroceria que os fazia parecer muito mais legais e assim por diante. Na geração atual, geração 3, a potência aumentou para 350 KW, ou seja, 470 cavalos de potência. Produzindo uma velocidade máxima de mais de 320 km/h. E eles transformaram o carro Li em £ 130 ou cerca de 60 quilos. Mas o que é realmente legal nos carros da Geração 3 são esses eixos de transmissão dianteiros. Agora eles estão não para tração nas quatro rodas, como você pode pensar. Isso é apenas no Gen 3 Evo. Mas eles permitem a regeneração nas quatro rodas. O que significa que o carro pode recarregar suas baterias com mais rapidez e eficiência. F1 Pace você tem que dar uma.
A Fórmula E está avançando rapidamente em termos de tecnologia e desempenho, mas ainda levará algum tempo até que alcance a velocidade da Fórmula 1. Embora os carros da Fórmula E possam parecer semelhantes na superfície, há espaço para inovação nas equipes.
Existem componentes padronizados em todas as equipes da Fórmula E, como a bateria do chassi, o trem de força dianteiro e os pneus. No entanto, as equipes têm liberdade para desenvolver seus próprios componentes, como eixos de transmissão, diferenciais, suspensão traseira e teares de fiação.
Essa capacidade de inovação permite que as equipes melhorem o desempenho do carro e desenvolvam soluções personalizadas. Além disso, as equipes têm a opção de projetar seu próprio trem de força ou adquirir um de outra equipe.
No que diz respeito às atualizações, o hardware dos carros da Fórmula E só pode ser atualizado a cada 2 anos, mas as atualizações de software podem ser feitas com mais frequência. Isso permite que as equipes ajustem e aprimorem o software ao longo da temporada, o que se torna um fator estratégico importante.
Quanto à configuração dos carros da Fórmula E, eles possuem suspensão, molas e amortecedores semelhantes aos carros de fórmula convencionais. No entanto, em vez de radiadores de óleo do motor, existem radiadores para resfriar a bateria e os motores. O peso da bateria é cerca de 284 kg e é estrategicamente posicionada na parte traseira do carro para manter o peso centralizado e baixo.
A bateria é composta por mais de 5.000 células envoltas em carbono, gerando uma voltagem de 800 volts e com capacidade de armazenamento de 38,5 kWh. Essa bateria é projetada para durar toda a corrida de 45 minutos sem precisar de recarga.
Em relação ao motor elétrico, ele não possui escovas e opera com corrente alternada (CA). O motor é responsável por transformar a energia elétrica armazenada na bateria em energia cinética que impulsiona as rodas do carro.
Essas são apenas algumas das informações sobre o que está acontecendo debaixo das cobertas de um carro de Fórmula E. A categoria continua evoluindo e buscando avanços tecnológicos para tornar as corridas mais emocionantes e sustentáveis.
“Os motores utilizados nos carros de Fórmula E são motores de corrente alternada (CA) sem escovas, que são mais eficientes do que os motores de corrente contínua (CC) com escovas tradicionalmente usados em outras aplicações. Esses motores são capazes de gerar um imenso torque em baixas rotações, o que é crucial para a rápida aceleração dos carros de Fórmula E. No entanto, como a bateria produz corrente contínua (CC) e o motor requer corrente alternada (CA), é necessário um inversor. Esse dispositivo converte a corrente contínua (CC) da bateria em uma corrente alternada (CA) de alta frequência e alta tensão adequada para o motor. O inversor deve lidar com comutação rápida para ajustar a frequência e a tensão e otimizar o desempenho do motor.
Os carros de Fórmula E não possuem engrenagens, mas usam uma única engrenagem de redução para corresponder às altas rotações do motor com a velocidade das rodas. O foco é minimizar as perdas de energia mecânica, tornando o carro mais eficiente. A partir daí, a potência é transferida através dos eixos de transmissão para as rodas e pneus, e depois para o circuito de corrida, como um carro de corrida normal.
A Fórmula E é realmente toda sobre o trem de força, potencializando o torque e a rapidez com que pode recarregar através do sistema de regeneração dos motores. Para ter uma compreensão mais profunda de quão eficientes são esses trens de força, conversei com Lucas Di Grassi, conhecido por sua participação na Fórmula 1 e como consultor técnico na Fórmula E. Ele explicou que o trem de força traseiro tem uma eficiência geral de cerca de 95% a 97%, o que é a maior conversão de eficiência energética que vemos em todas as formas de automobilismo.
Quando falamos sobre a porcentagem de eficiência, estamos nos referindo a quanta energia extraída da bateria realmente se transforma em movimento na pista. Um carro de Fórmula E é cerca de 96% eficiente. Para colocar isso em contexto, em comparação com a Fórmula 1, em Mônaco, a única pista em que a Fórmula E e a Fórmula 1 correm juntas, a Fórmula E é cerca de 10 a 15 segundos mais lenta por volta, mas gasta 15 vezes menos energia do que a Fórmula 1. Com duas voltas de Fórmula 1, podemos fazer toda a corrida de Fórmula E. Isso demonstra o quão impressionantemente eficientes são os carros de Fórmula E.
Mas você deve estar se perguntando por que um carro de Fórmula 1 não é tão eficiente. Bem, tudo se resume a algumas diferenças importantes. Os carros de Fórmula 1 são construídos para pura velocidade, e com esse foco, naturalmente se sacrifica um pouco de eficiência. Um dos motivos pelos quais os carros de Fórmula 1 são mais rápidos é por causa do seu design, que inclui muito mais downforce e arrasto, o que torna menos eficiente empurrar o carro no ar.
No entanto, a verdadeira diferença está nas regras e regulamentos. O desenvolvimento dos carros e regulamentos da Fórmula 1 está focado principalmente em alcançar os tempos de volta mais rápidos. Já a Fórmula E dá grande ênfase à eficiência, e essa diferença fundamental orienta como os engenheiros abordam o design do carro em cada série.
No centro da relativa ineficiência da Fórmula 1 está o motor de combustão interna. Embora seja emocionante ouvir o barulho e sentir o calor de um carro de Fórmula 1, essa energia não ajuda a mover o carro para frente. Na verdade, cerca de 70% da energia do combustível em carros de estrada é perdida principalmente como calor. Em um carro de estrada típico, apenas cerca de 20% da energia do combustível é usada para mover o carro para frente.”, o que é muito menos do que eu esperava. Agora vamos conversar sobre veículos elétricos (EVs).
Os veículos elétricos não têm perdas térmicas significativas. Embora percam cerca de 10% de energia no carregamento da bateria e outros 20% no sistema de propulsão, graças à frenagem regenerativa, eles conseguem recuperar cerca de 177% dessa energia. Isso faz com que os EVs rodoviários tenham uma eficiência de 86% a 90%.
O aspecto técnico dos carros elétricos da Fórmula E é impressionante. Ao contrário dos carros de corrida tradicionais, que usam sistemas de freio a disco e pastilhas, os carros da Fórmula E usam motores elétricos para desacelerar. Isso permite que a energia seja recuperada e recarregue as baterias. O pedal do freio em um carro da Fórmula E não funciona da mesma forma que em um carro de corrida tradicional. Sensores medem a pressão do pedal e enviam esses dados para o computador do trem de força, que controla a quantidade de torque necessária para desacelerar o carro.
Esse sistema de frenagem regenerativa inverte o papel dos motores. Em vez de consumirem eletricidade para se mover, eles geram eletricidade quando estão em marcha à ré. As rodas ajudam a girar os motores, criando um campo eletromagnético que envia energia de volta para a bateria e a recarrega à medida que o carro desacelera.
Embora os carros da Fórmula E tenham discos de freio, eles são usados principalmente durante a qualificação para fornecer desempenho extra e também para segurança durante a corrida. Caso os sistemas elétricos parem de funcionar, ainda há um freio mecânico que pode parar o carro com segurança.
No entanto, a verdadeira inovação na Fórmula E não está apenas na recuperação de energia das rodas de volta para os motores. É sobre ter uma bateria capaz de lidar com o fluxo maciço de energia. Isso requer uma bateria que possa recarregar de forma rápida e eficiente. Compreender isso requer conhecimento sobre a taxa C, que mede a rapidez com que uma bateria carrega em relação à sua capacidade total. Quanto maior a taxa C, melhor. Um Tesla Modelo 3 tem uma taxa C de pouco mais de 3C, mas um carro da Fórmula E pode chegar a 15C, o que é incrivelmente alto.
Uma bateria capaz de carregar a 15C é extremamente desafiadora de fabricar. É necessário controlar a capacidade térmica, a confiabilidade e a tensão para garantir que a bateria funcione corretamente. Essa alta taxa C é um dos principais fatores que tornam os carros da Fórmula E altamente eficientes. Quanto mais energia for capaz de voltar para a bateria, menor a necessidade de uma bateria grande. Isso resulta em um pacote mais aerodinâmico e leve, o que leva a melhorias no desempenho, como aceleração, curvas e frenagem.
No desenvolvimento dos carros da Fórmula E, muita inovação acontece no software. O objetivo principal é maximizar a eficiência, ou seja, usar a menor quantidade de energia possível e colocar o máximo de energia de volta no sistema. As equipes se concentram na regeneração máxima de potência, garantindo que o carro desacelere exatamente como o piloto deseja, sem travar os pneus. Isso evita a perda de energia cinética, que ocorre quando os pneus travam e a energia se transforma em calor e ruído.
O futuro da Fórmula E é emocionante. Recentemente, foi lançado o carro Gen 3 Eva, que possui um kit Arrow mais forte, tração nas quatro rodas e pneus com cerca de 10% a mais de aderência. Além disso, o carro Gen 4 promete ser ainda mais impressionante, com uma potência de cerca de 600 KW, o equivalente a aproximadamente 800 cavalos de potência. Isso representa um aumento de 70% em relação aos carros da geração 3. Também são esperadas melhorias na capacidade regenerativa e da bateria, o que pode até aumentar a duração das corridas para mais de uma hora.
O progresso tecnológico na Fórmula E é rápido, e as corridas são cheias de ação, com pilotos extremamente agressivos. O desenvolvimento de software é fundamental para maximizar a eficiência e garantir um desempenho de alto nível.
