Ford desenvolve nova geração de veículos elétricos mais eficientes e acessíveis

Até o início da década de 1970, a tendência da indústria automotiva era oferecer veículos a gasolina com motores maiores e mais potentes, que resultavam em mais peso, mais custo e, quase sempre, menor eficiência de combustível.

Com a crise do petróleo em meados dos anos 70, surgiu um dispositivo inovador capaz de entregar tanto a potência como a eficiência que os clientes exigiam — o turbocompressor. A primeira aplicação do turbo automotivo foi em 1962 nas corridas, mas a tecnologia só chegou ao mercado de massa em 1973, provando que motores menores podiam ter um desempenho muito superior ao seu tamanho.

Um dispositivo que transformava energia desperdiçada em potência, fazendo um motor menor se comportar como um muito maior, parecia desafiar a física. Em 2011, a Ford introduziu sua versão do turbo, o EcoBoost, na picape F-150 nos EUA. Apesar do ceticismo de alguns, a aposta da marca era que a tecnologia redefiniria a indústria.

As vendas dispararam e a indústria seguiu o exemplo. Hoje, quase 75% das picapes F-150 são equipadas com motores turbo e a Ford oferece essa opção em quase todos os seus modelos a gasolina.

“Hoje, a indústria enfrenta um desafio semelhante com os veículos elétricos. E a solução de engenharia para a ‘ansiedade de autonomia’ tem sido, geralmente, aumentar o tamanho da bateria. No entanto, a bateria é o componente mais crucial para a viabilidade financeira, pois representa cerca de 40% do custo do veículo e mais de 25% do seu peso total”, diz Alan Clarke, diretor executivo de Desenvolvimento Avançado de Veículos Elétricos da Ford.

Assim como quando as montadoras simplesmente fabricavam motores maiores, adicionar mais bateria torna o veículo mais pesado, mais caro e cria um desafio de física massivo.

“A nossa grande aposta é a obsessão por extrair mais quilômetros de uma bateria menor e simplificar radicalmente o sistema para reduzir o número de peças, permitindo entregar uma nova família de veículos elétricos acessíveis para clientes de todo o mundo”, continua o executivo.

A proposta é explicada neste vídeo (ative o recurso de legendas com tradução em português).

Caçando “recompensas”

Acessibilidade, para a Ford, não é apenas um slogan de marketing. Para tornar os veículos com essa nova plataforma verdadeiramente acessíveis – começando com uma picape de médio porte –, era preciso caçar as oportunidades de redução de custo.

“Começamos criando uma equipe especial para desenvolver métricas de autonomia, eficiência e desempenho, tendo como prioridades o peso, arrasto aerodinâmico, resistência ao rolamento e, fundamentalmente, o tamanho da bateria. Essa equipe armou cada engenheiro com uma nova maneira de avaliação, que chamamos de recompensas”, explica Alan Clarke.

A equipe de autonomia, eficiência e desempenho definiu as metas para as equipes técnicas. Historicamente, os engenheiros das montadoras tradicionais podem trabalhar isolados em departamentos focados em determinado componente ou sistema. A sua função é aprimorar e reduzir o custo da peça em questão, muitas vezes sem o contexto para entender como isso impacta a experiência do cliente ou o desempenho do veículo.

A equipe de aerodinâmica, por exemplo, sempre quer um teto mais baixo para reduzir o arrasto. A equipe de interior quer um teto mais alto para ampliar o espaço dos ocupantes. Geralmente, esses grupos negociam até encontrar um meio termo, sob a liderança de um departamento encarregado de tomar decisões em nome do cliente.

O sistema de “recompensas” muda a negociação, tornando o custo real de cada item muito mais claro, atrelado à autonomia e ao custo da bateria. Assim, a equipe de aerodinâmica e a equipe de interiores compartilham o mesmo objetivo e ambas entenderam que adicionar apenas 1 mm à altura do teto significaria US$ 1,30 em custo adicional da bateria ou 0,088 km de autonomia.

“Este é apenas um exemplo das inúmeras recompensas em que nossa equipe se concentrou. Quando atingíamos as metas, estabelecíamos outras mais difíceis”, afirma Alan Clarke. “Uma dessas áreas foi o sistema de gerenciamento de energia. O corpo do espelho retrovisor agora é mais de 20% menor que o convencional, o que reduz a massa, o custo e melhora a aerodinâmica, resultando em 2,4 km a mais de autonomia do veículo.”

Gerenciamento de energia inteligente

Uma arquitetura elétrica é o projeto de como a energia e os sinais se movem através de um produto — o que se conecta com quê, como tudo é controlado e funciona de modo confiável. A conversão de energia dentro da plataforma de um veículo elétrico pode representar uma quantidade surpreendente de desperdício enquanto ele é carregado, ou quando se usa a bateria de 400 V para alimentar os dispositivos de baixa tensão em 48 V.

Além disso, partes dessa função frequentemente são confiadas a fornecedores externos, cada um com seus próprios invólucros, fixadores e conectores, o que gera elevação de custos e de peso na plataforma.

“Por isso, em 2023 trouxemos a arquitetura e o design da eletrônica de potência de alta tensão dessa plataforma para dentro de casa. Com a aquisição da Auto Motive Power (AMP), engenheiros talentosos juntaram-se à nossa equipe com experiência em levar ao limite a conversão e o gerenciamento de energia de vários veículos elétricos globais já no mercado”, destaca Clarke.

Assim, os clientes terão pela primeira vez um ecossistema completo de carregamento de veículos elétricos projetado internamente pela Ford, com software próprio. Isso significa que o equipamento, incluindo a capacidade de carregamento bidirecional, vem de uma equipe diretamente integrada à que trabalha na plataforma e demais sistemas do veículo, beneficiando os clientes com menor tempo de carregamento, maior vida útil da bateria e redução do custo total de propriedade.

Além de desenvolver o primeiro sistema de baixa tensão de 48 volts da Ford, esse trabalho trouxe melhorias profundas. E foi fundamental para tornar o chicote elétrico da nova picape elétrica média cerca de 1,2 km mais curto e 10 kg mais leve que os modelos de primeira geração.

Os veículos convencionais possuem mais de 30 unidades de controle eletrônico (ECUs), que são os seus “cérebros”. A nova picape elétrica média da Ford terá apenas cinco módulos principais, reduzindo a fiação.

“Sabemos que haverá céticos, assim como houve quando a Ford introduziu o turbo na F-150”, completa Alan Clarke. “Outras empresas dirão que já tentaram isso antes. Mas a física não é proprietária. Estamos criando uma plataforma de veículo elétrico verdadeiramente integrada, não uma única peça que possa ser facilmente copiada. Se tudo der certo, teremos uma família de veículos que vai competir em preço com os melhores do mundo, incluindo veículos a gasolina. Ainda há muito a fazer, mas estamos progredindo e esperamos compartilhar mais novidades em breve.”