Geely Thunder 16 em 1: arquitetura supera 93% de eficiência; o que muda para o mecânico? Veja a análise técnica

A evolução dos veículos elétricos deixou de ser apenas uma questão de substituir o motor a combustão por um motor elétrico. A próxima etapa envolve a integração cada vez maior entre motor, inversor, redutor, carregador, conversores, distribuição de energia, gerenciamento térmico e software. Um dos exemplos mais recentes dessa tendência é o Geely Thunder 16-in-1 Intelligent E-Drive, que foi apresentado pela Geely Galaxy neste ano, e supera os 93% de eficiência energética.

Desenvolvido pela InfiMotion, empresa integrante do ecossistema Geely, o Thunder é uma arquitetura integrada de propulsão elétrica que estreia no Geely Galaxy TT, na China.Todavia, para o mecânico a importância do sistema vai além do modelo em que ele está instalado. Lembrando, a marca vende por aqui os elétricos EX2 e EX5, assim como já produz o híbrido plug-in EX5 DM-i em São José dos Pinhais, no Paraná.

Em relação ao Thunder, a tecnologia funciona como uma espécie de laboratório daquilo que pode se tornar cada vez mais comum nos veículos eletrificados: arquitetura de 800 V, semicondutores de carbeto de silício (SiC), gerenciamento térmico integrado, redução de chicotes, processamento de dados em alta velocidade e diagnóstico baseado no comportamento do sistema.

A denominação 16 em 1 não significa simplesmente que 16 peças foram colocadas dentro de uma mesma carcaça. A Geely divide a arquitetura em 12 funções de hardware e quatro funções de software.

Entre as funções físicas estão o motor elétrico, inversor/controlador, redutor, conversor DC/DC, carregador de bordo (OBC), unidade de distribuição de potência (PDU), gerenciamento da bateria de alta e baixa tensão, unidade de controle do veículo (VCU), gerenciamento térmico, controle ativo de pré-carga e gateway do domínio de potência.

Já os quatro blocos de software estão relacionados ao gerenciamento de energia, gerenciamento de carregamento, controle de movimento e gerenciamento da saúde dos componentes.

Essa diferença é importante para entender a arquitetura, uma vez que o Thunder não representa apenas uma redução no número de peças. Ele integra diferentes funções que anteriormente poderiam estar distribuídas em módulos e conjuntos separados.

Segundo a Geely, a solução elimina mais de 180 componentes redundantes, reduz em aproximadamente 30% o comprimento do chicote de alta tensão e em 15% o de baixa tensão. Isso traz uma consequência direta no diagnóstico que tende a deixar de ser baseado exclusivamente na pergunta “qual componente apresenta defeito?” e passa a exigir uma análise mais ampla sobre qual função do sistema está se comportando fora do esperado.

Um dos principais elementos do Thunder é a arquitetura elétrica de 800 V. A relação básica entre potência, tensão e corrente é dada em uma situação idealizada, um sistema de aproximadamente 160 kW precisaria de cerca de 400 A a 400 V. Com 800 V, a corrente cai para aproximadamente 200 A para a mesma potência.

Na prática, existem perdas, variações de tensão e condições específicas de operação, mas o exemplo ajuda a entender por que a indústria está migrando para tensões mais elevadas.

Menor corrente para determinada potência pode contribuir para redução de perdas resistivas, menor aquecimento dos condutores, cabos mais compactos e maior eficiência do sistema. Porém, 800 V significa principalmente uma mudança nos procedimentos de segurança.

Não se trata simplesmente de uma bateria “mais forte”. É uma arquitetura de alta tensão que exige conhecimento sobre contatores, circuito de pré-carga, HVIL, isolamento elétrico, desenergização, ferramentas isoladas, equipamentos de proteção e procedimentos de reenergização.

Deste modo, qualquer intervenção em um sistema desse tipo deve seguir o procedimento de serviço específico do fabricante.

Outro aspecto importante do Thunder está nos quatro blocos de software integrados à arquitetura. O sistema trabalha com gerenciamento energético, carregamento, controle de movimento e monitoramento da saúde dos componentes.

Na prática, isso aproxima a arquitetura de propulsão da lógica de sistemas industriais, nos quais não basta observar uma peça isoladamente: é necessário acompanhar parâmetros, tendências e relações entre diferentes sinais.

É uma mudança importante para o reparador, visto que o diagnóstico fica cada vez mais completo pode envolver a análise de: códigos de falha, parâmetros em tempo real, temperatura, tensão, corrente, torque solicitado e efetivo, estado de carga (SOC), estado de saúde (SOH), isolamento, comunicação entre módulos, histórico de eventos e versões de software.

A tendência é que o veículo consiga identificar condições anormais antes que elas necessariamente se transformem em uma falha evidente para o motorista.

O chamado health management, ou gerenciamento da saúde dos componentes, é uma das características que mais interessa ao profissional de reparação.

A lógica deixa de ser exclusivamente reativa, em vez de esperar o componente falhar completamente para depois procurar o código correspondente, o sistema pode monitorar parâmetros de funcionamento e identificar comportamentos fora da faixa esperada. Isso muda a pergunta feita pelo reparador.

A Geely também destaca uma arquitetura denominada One-Chip, relacionada à concentração do processamento de diferentes funções de controle.Segundo a fabricante, o tempo de resposta de controle pode cair de uma referência de aproximadamente 40 ms em arquiteturas convencionais para até 2 ms. A empresa também informa redução do desvio de torque em tempo real de 3% para 1%.

Independentemente da aplicação prática desses números em cada condição de condução, o conceito mostra uma direção importante da indústria: motor elétrico, inversor, controle de torque, regeneração, estabilidade e gerenciamento energético passam a trabalhar de forma cada vez mais integrada.

Deste modo, o conhecimento de eletrônica e software deixa de ser complementar, uma vez que passa a fazer parte do diagnóstico do sistema de propulsão.

O Thunder utiliza soluções destinadas a reduzir perdas no motor elétrico. Entre elas está o uso de chapas de aço elétrico de 0,2 mm e uma arquitetura de enrolamento denominada Umini-Pin.

A redução das perdas elétricas depende de diversos fatores construtivos e de controle, mas o princípio é conhecido: reduzir perdas no núcleo magnético e no cobre contribui para melhorar a eficiência do conjunto, reforçando a necessidade de conhecer componentes que não fazem parte da rotina tradicional de uma oficina de veículos a combustão.

Entre eles estão estator, rotor, enrolamentos, sensores de posição, isolamento elétrico, sensores de temperatura e controle de torque. O motor elétrico, portanto, não deve ser tratado simplesmente como uma “caixa preta”.

O inversor é outro componente fundamental do Thunder, visto que a função é controlar a energia elétrica fornecida ao motor, convertendo a corrente contínua proveniente da bateria em corrente alternada controlada para o acionamento do conjunto elétrico.

O Thunder utiliza semicondutores de carbeto de silício (SiC), tecnologia que pode proporcionar menores perdas de comutação e condução em determinadas condições e permitir operação em frequências e temperaturas mais elevadas.

Esse cenário amplia a necessidade de conhecimento em eletrônica de potência, sensores de corrente e tensão, temperatura, formas de onda, isolamento e comunicação eletrônica.

Por isso, o mecânico que pretende acompanhar a evolução dos veículos eletrificados terá de ir além do scanner. Equipamentos adequados para alta tensão, instrumentos de medição e, dependendo do serviço, equipamentos para análise de isolamento e formas de onda passam a ter papel importante.

Em um veículo elétrico de alta potência, temperatura e eficiência estão diretamente relacionadas.O Thunder utiliza uma arquitetura de refrigeração direcional descrita pela Geely como composta por 54 canais. A fabricante afirma que a solução pode reduzir em até 15 °C a temperatura máxima do motor.

A importância do gerenciamento térmico está no fato de que a temperatura influencia diretamente diferentes parâmetros do sistema elétrico.

Entre eles estão: resistência elétrica, eficiência, isolamento, potência disponível, capacidade de regeneração e durabilidade dos componentes.

Por isso, o sistema térmico de um veículo elétrico moderno não pode ser analisado simplesmente como um circuito convencional de arrefecimento.

Dependendo da arquitetura, o gerenciamento pode envolver bateria, inversor, motor, OBC, bombas elétricas, válvulas, trocadores de calor, cabine e diferentes sensores de temperatura.

A gestão da temperatura também precisa considerar situações de baixa temperatura ambiente. A Geely afirma que o Thunder utiliza algoritmos para otimizar o consumo energético nessas condições e cita testes realizados a -18 °C, nos quais a empresa informa ter armazenado aproximadamente 7 kWh equivalentes de energia térmica e reduzido em mais de 40% o consumo destinado ao aquecimento da cabine.

Para o reparador, o ponto mais importante é compreender que o calor disponível e o calor necessário para o veículo passam a ser gerenciados eletronicamente.

Isso coloca na lista de conhecimentos da oficina itens como bomba de calor, resistência PTC, válvulas térmicas, trocadores de calor, bombas elétricas, sensores e estratégias de gerenciamento térmico.

Segundo a Geely, o conjunto Thunder pesa aproximadamente 75 kg e tem altura inferior a 325 mm. A fabricante também afirma que a solução representa redução superior a 15% de massa em relação a sistemas equivalentes e pode liberar aproximadamente 28 litros de espaço em determinadas aplicações.

A integração traz vantagens de engenharia: menos cabos, conectores, interfaces e componentes redundantes, mas existe outro lado que interessa diretamente ao reparador, uma vez que quando várias funções são concentradas em uma única arquitetura, uma falha pode afetar diferentes sistemas ao mesmo tempo.

Por isso, uma falha de carregamento, por exemplo, não deve necessariamente levar à conclusão imediata de que o OBC é o responsável. O diagnóstico pode envolver a rede elétrica, comunicação de carregamento, OBC, PDU, bateria, BMS, temperatura, pré-carga, isolamento e software.

A integração da arquitetura levanta uma pergunta inevitável: como será o reparo? Ainda não há informações públicas completas de serviço, desmontagem, códigos de diagnóstico, limites de isolamento, torques e procedimentos para todas as funções do Thunder. Por isso, não é correto concluir antecipadamente que qualquer falha exigirá a substituição do conjunto completo.

O que já pode ser observado é que a estratégia de diagnóstico precisa acompanhar a arquitetura. Em um sistema integrado, o caminho pode envolver: alimentação de alta tensão, pré-carga, comunicação, sensores, controle, temperatura, isolamento, software e estágio de potência.

O código de falha, portanto, pode apontar uma condição que precisa ser investigada, e não necessariamente indicar diretamente a peça que deve ser substituída.

A primeira aplicação do Thunder é o Geely Galaxy TT, na China. A arquitetura possui configurações de 245 kW para tração traseira e 425 kW para tração integral. Na configuração AWD, a Geely divulga aceleração de 0 a 100 km/h em 3,8 segundos. Os 425 kW correspondem a aproximadamente 578 cv pela conversão convencional de potência, embora seja importante manter a distinção entre potência elétrica do sistema e as diferentes formas de especificação utilizadas pelas fabricantes.

A capacidade demonstra que a integração não foi desenvolvida apenas para reduzir consumo. O sistema precisa administrar simultaneamente alta potência, controle de torque, regeneração, temperatura, carregamento e, na versão AWD, distribuição de torque entre os eixos.

A Geely declara 93,8% de eficiência integrada no ciclo CLTC e apresenta o índice como referência entre sistemas de produção.

Esse dado não deve ser interpretado como se o motor elétrico isoladamente apresentasse 93,8% de eficiência.

É necessário diferenciar a eficiência do motor, do inversor, do conjunto motor mais o inversor e, também, mais o redutor, o que aumenta a eficiência energética do veículo como um todo. Da mesma forma, o consumo de 8,20 kWh/100 km divulgado pela Geely para um Galaxy TT em teste ao redor do lago Qinghai deve ser entendido como resultado de uma condição específica de avaliação, e não como consumo universal do modelo.

Outro ponto importante para evitar confusão técnica é separar o Thunder da bateria. O Thunder é uma arquitetura integrada de propulsão elétrica. A bateria de alta tensão é outro subsistema do veículo.

No Galaxy TT, as informações divulgadas apontam diferentes capacidades de bateria, incluindo aproximadamente 52,4 kWh, 63,8 kWh e 75,2 kWh, dependendo da configuração, com autonomias divulgadas de até 725 km no ciclo CLTC.

Para o reparador, essa distinção é fundamental. Bateria, BMS, inversor, motor, OBC e DC/DC são sistemas relacionados, mas não são sinônimos.

Para o mecânico brasileiro, existe outro cuidado importante. O Geely EX5 comercializado no Brasil não utiliza o Thunder 16 em 1. O modelo nacional utiliza a arquitetura GEA, com motor elétrico dianteiro de 218 cv, torque de 320 Nm e bateria de 60,22 kWh, conforme informações divulgadas pela Geely.

A arquitetura GEA também representa uma etapa importante da estratégia de eletrificação da marca e utiliza soluções de integração de sistemas e gerenciamento térmico. Assim, a relação entre os dois sistemas deve ser entendida como uma evolução tecnológica:

No EX5, a Geely utiliza a arquitetura GEA com E-Drive integrado, enquanto o Thunder representa uma nova arquitetura 16 em 1 baseada em um sistema de 800 V. O Thunder, portanto, serve principalmente como uma indicação do caminho tecnológico que a indústria está tomando, e não como descrição do sistema presente atualmente no EX5 vendido no Brasil.

A evolução não acontece apenas dentro do conjunto de propulsão. A Geely também utiliza atualizações Over the Air (OTA) em veículos de sua linha, como o EX5.

Isso significa que determinados comportamentos do veículo podem estar relacionados a software, firmware, calibração, estratégia de controle ou comunicação entre módulos, além de defeitos físicos. Dessa maneira, isso cria uma segunda camada de diagnóstico: mecânica, eletrônica e software. O scanner continua importante, mas o acesso à informação técnica, às plataformas de diagnóstico e aos procedimentos oficiais passa a ter peso cada vez maior.

Quanto maior a integração, maior a importância da comunicação entre sistemas. O reparador precisa evoluir da pergunta: “O sensor está funcionando?”

para uma análise mais completa: “O sensor está produzindo o sinal correto? O módulo está recebendo esse sinal? O dado está sendo interpretado corretamente? A informação está chegando aos demais módulos?”

Esse raciocínio leva diretamente ao conhecimento de CAN, LIN, gateways e, progressivamente, Ethernet automotiva e arquiteturas zonais.Em uma arquitetura como a Thunder, o diagnóstico da comunicação pode ser tão importante quanto a medição elétrica ou mecânica do componente.

A chegada de arquiteturas como a Thunder reforça seis áreas de conhecimento para a oficina que pretende trabalhar com veículos eletrificados de nova geração.

Alta tensão

Conhecimento sobre bateria HV, contatores, pré-carga, HVIL, isolamento, desenergização, ferramentas isoladas e EPI.

Eletrônica de potência

Domínio de inversor, SiC, DC/DC, OBC, sensores de corrente e tensão e estágios de potência.

Motor elétrico

Conhecimento sobre PMSM, rotor, estator, enrolamentos, sensores de posição, isolamento, temperatura e torque.

Gerenciamento térmico

Estudo de bombas elétricas, válvulas, trocadores de calor, bomba de calor, PTC e sensores térmicos.

Diagnóstico eletrônico

Interpretação de DTCs, parâmetros em tempo real, freeze frame, CAN, HVIL, isolamento, SOC, SOH, tensão de células, temperatura, corrente e torque.

Software automotivo

Conhecimento crescente de firmware, OTA, programação, parametrização, calibração, gateways e diagnóstico remoto.

Esse talvez seja o principal ponto que a arquitetura Thunder apresenta para o profissional de reparação. A indústria está reduzindo a quantidade de componentes separados, mas aumentando a quantidade de funções concentradas e controladas eletronicamente.

Isso significa, que a redução do número de componentes físicos traz maior integração entre os sistemas do veículo, exige mais comunicação entre os módulos e aumenta a participação do software no controle das funções. Com isso, o volume de dados gerados cresce e o diagnóstico passa a exigir uma análise cada vez mais sistêmica do veículo.

A oficina do futuro não será necessariamente uma oficina com menos mecânica. Todavia, será uma oficina em que o mecânico precisará dominar mecânica, eletricidade, eletrônica, alta tensão, termodinâmica, comunicação automotiva e software.

O Thunder 16 em 1 mostra uma direção clara da engenharia de veículos elétricos: mais integração entre energia, eletrônica de potência, gerenciamento térmico e software.

A arquitetura de 800 V reduz a corrente necessária para determinadas potências; o SiC busca aumentar a eficiência da eletrônica de potência; a integração reduz cabos e conexões; o gerenciamento térmico passa a atuar sobre diferentes subsistemas; e o software assume uma parcela cada vez maior do controle do veículo.

Para o mecânico, isso significa que a preparação para a próxima geração de veículos eletrificados começa antes de o modelo chegar à oficina.

O profissional que já domina alta tensão, diagnóstico eletrônico, CAN, eletrônica de potência, gerenciamento térmico e procedimentos de segurança estará familiarizado com conceitos que tendem a ganhar espaço conforme essas arquiteturas mais integradas cheguem a outros segmentos.