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Sistema Híbrido Dois-Modos

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Karina Autopress
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- Já falamos sobre a cooperação entre GM, DaimlerChrysler e BMW no desenvolvimento de um sistema híbrido Otto/elétrico para automóveis. O mais interessante é descobrir que o sistema não deriva daquelas três montadoras, não teve início no campo de veículos leves nem visava motores Otto. Vejam só:

A Allison Transmissions, americana, produtora líder mundial de transmissões automáticas para veículos pesados e médios e de sistemas híbridos de propulsão, desenvolveu uma transmissão a que deu o nome de Two-Mode Parallel Technology, tecnologia paralela dois-modos, ou ainda Sistema Híbrido Dois-Modos: uma transmissão elétrica para o motor elétrico e outra mecânica para o motor de combustão interna, esta com uns 95% de eficiência.

O novo sistema combina um esquema híbrido paralelo que usa a força de um motor diesel a um sistema de armazenamento de energia, entregando às montadoras de ônibus a possibilidade de minimizar emissões, aumentar a economia de combustível e melhorar o desempenho do veículo. Até esse momento, a empresa já produziu mais de 500 desses sistemas para ônibus que estão rodando nos Estados Unidos e no Canadá. Agora chegou a vez da Europa.

Toda tecnologia híbrida tem duas configurações básicas possíveis, paralela e em série. Na em série, o motor de combustão interna diesel, normalmente não está conectado ao sistema de transmissão, acionando em vez disso um gerador que alimenta as baterias ou o motor elétrico, enquanto toda a propulsão é feita diretamente pela força do motor elétrico. Neste caso, o veículo é basicamente elétrico, com suas baterias recarregadas por um motor a combustível fóssil acoplado a um gerador.

Na configuração paralela, tanto o motor elétrico como o motor a combustão interna são ligados à transmissão, de forma que qualquer um deles, ou os dois ao mesmo tempo, podem fornecer a força que vai fazer girar as rodas. Como o motor de combustão pode fazer as rodas girarem por meio de um caminho mecânico direto, a eficiência é mais alta e seu desenho, mais funcional e flexível.

A verdadeira invenção no Dois-Modos Two-Mode, que o torna diferente de todos os outros sistemas híbridos até hoje existentes, é o E-Drive, que não tem relações fixas de transmissão, como as encontradas numa caixa automática típica.

Essas relações, suas velocidades e seus níveis de torque são infinita e continuamente variáveis, formando um módulo de transmissão elétrica variável, chamado EVT. Sua arquitetura é baseada em módulos, ou divisões de força mecânica e do caminho da força elétrica, que pode ser usada para permitir controle contínuo sobre a velocidade operacional dos motores. Aqui, há 57 condições funcionais diferentes que podem ser incorporadas na busca da mais alta eficiência de trem de força em toda a gama de velocidades do veículo.

No arranque, um motor elétrico tira energia da bateria para acelerar com a máxima suavidade, sem trancos. À medida que o veículo ganha velocidade, o motor de combustão entra em ação, comandado pelo E-Drive. Um motor de combustão sempre tem pouco torque a baixas rotações, enquanto o elétrico tem torque máximo a zero rpm. Unindo os dois, tem-se um veículo operacionalmente muito mais versátil.

O Departamento ministério de Energia americano concluiu um teste de desempenho de um ano desses ônibus híbridos colocados em serviço no Condado de King, na cidade de Seattle, estado de Washington, e no condado de Metro, na Flórida. O resultado final mostra que os híbridos Allison diminuíram em média 20% o consumo de combustível, de 10% a 30% a emissão de óxidos de nitrogênio, e em 90% a emissão de particulados.

Agora na Europa

A Solaris Bus polonesa, sabendo das vantagens oferecidas, selecionou esse sistema para seu ônibus urbano Urbino. Nas palavras de seu CEO, Krzysztof Olszewski, “Allison é uma associada absolutamente confiável, e estamos felizes de ampliar nosso relacionamento com eles e confiar a eles o fornecimento do sistema híbrido. É absolutamente crítico para nós que a tecnologia que usemos seja testada e aprovada, e a Allison é a única companhia que pode fazer isso”.

Paralelamente, a APTS holandesa, que desenvolve veículos sobre trilhos semelhantes a bondes automáticos, adquiriu os sistemas híbridos para seu sistema de veículos articulados que serão utilizados no norte da França. Gerenciado pela Autoridade de Transporte SMTD francesa, o programa envolve um veículo híbrido de transporte público com novos padrões de baixíssimas emissões, alta confiabilidade e operação barata. A razão da escolha do sistema Allison foi a combinação de espaço e peso utilizados, que possibilita altos níveis de ocupação por passageiro.

Jos Hansen, diretor gerente da APTS, diz que “a tecnologia híbrida Allison foi escolhida após uma longa revisão técnica e rígidos testes de soluções concorrentes. Descobrimos que o sistema Allison era significativamente mais fácil de ser integrado ao veículo existente e economizava cerca de uma tonelada e meia, além de reduzir emissões e aumentar a carga útil.” A facilidade de ‘encaixar’ o sistema vem do fato de ele ter tamanho semelhante ao de uma caixa automática convencional, sem ter de fazer alterações de acomodação.

O terceiro a escolher a transmissão GM Allyson Dois-Modos foi o inglês Optare Group, produtor independente de ônibus, que a colocará em seu modelo Tempo, com as primeiras unidades sendo entregues no quarto trimestre de 2007.

Para a Allison, esses três contratos são os primeiros passos para o aumento de popularização desta tecnologia na Europa.

Os componentes do sistema híbrido da Allison são os seguintes:

• Controladores: um software gerenciador de energia é o ‘cérebro’ do sistema híbrido. Ele processa informações vindas dos componentes e das solicitações do motorista, gerando comandos e controles precisos de propulsão veicular e de produção energética, e também fornece funções diagnósticas e de reprogramação.

• Unidade E-Drive: transmissão bi-modal eletricamente variável, com gama de entrada dividida e uma outra gama composta igualmente dividida. Engrenagens planetárias, embreagens, solenóides, válvulas e dois motores criam duas gamas operacionais continuamente variáveis. Os motores trabalham como embreagens variáveis para acelerar, desacelerar ou manter em função as engrenagens planetárias.

• Sistema de armazenamento de energia ESS: avançado, tipo hidreto metálico de níquel, fornece energia aos motores/geradores elétricos do E-Drive. Seu desenho e tamanho variam para se adequar ao tipo e missão do veículo. A energia elétrica armazenada é gerada durante a operação normal dos motores/geradores e da frenagem regenerativa.

• Módulo inversor dupla potência DPIM: o DPIM unidade A e unidade B converte a energia elétrica em corrente alternada AC ou corrente direta DC, dependendo de onde deve ser usada. O motor elétrico produz AC e a bateria usa e produz DC.

• Seletor de marcha: o seletor é idêntico aos seletores eletronicamente controlados das transmissões automáticas , com D para a frente, N para ponto morto e R para marcha-à-ré.

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José Luiz Vieira é engenheiro automobilístico e jornalista, diretor de redação da revista Carga & Transporte e do site TechTalk www.techtalk.com.br, sócio-proprietário da empresa JLV Consultoria e um dos mais respeitados jornalistas especializados em automóveis do Brasil. Trabalhou como piloto de testes em várias fábricas e foi diretor de redação da revista Motor3. E-mail: joseluiz@jlvconsultoria.com.br

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