Introdução aos Veículos Híbridos: conceito e funcionamento Parte final – EVT

Transmissão híbrida de divisão de força do modo um - A transmissão eletricamente variável (EVT) de um veículo híbrido elétrico pode ser configurada de várias formas. O tipo mais simples é o projeto de divisão de força de entrada. Um conjunto planetário é utilizado de maneira que permita a entrada de força da transmissão ser dividida entre o motor de combustão interna e o motor elétrico/gerador. Um motor elétrico/gerador B é adicionado na saída da EVT.

Devido ao fato do motor elétrico/gerador A ser conectado à engrenagem solar do conjunto planetário, a rotação do motor elétrico/gerador A é variada de maneira que o motor de cobustão interna possa ser mantido em sua rotação mais eficiente (Ao redor de 2000 RPM). O motor/gerador B opera à rotação do eixo de saída (diferencial).

O motor/gerador A executa primariamente a função de gerador para carregar as baterias híbridas e também fornece eletricidade ao motor gerador B.

O projeto do EVT de divisão da força de entrada se baseia em um percurso de divisão eletromecânica do caminho de força  e possui eficiência de aproximadamente 75%. Em comparação um câmbio com caminho da força totalmente mecânico, possui eficiência de 95%.

Devido a possuir um conjunto planetário simples, o EVT de divisão de força executa somente uma faixa de velocidades. Um ponto de eficiência máxima é alcançado quando o motor/gerador A não necessita mais girar para manter a rotação ideal do motor de combustão interna. Isto normalmente é projetado para ocorrer ligeiramente abaixo da velocidade em estradas. Em velocidades maiores do veículo, uma força eletromecânica maior é necessária e a economia de combustível neste caso poderá ser menor do que a de um veículo não híbrido. Devido ao veículo equipado com esta configuração possuir somente uma faixa de velocidade, este projeto é chamado de EVT de MODO UM.

Somente Mecânico: Sem embreagens, o projeto de EVT de divisão de força se baseia na energia elétrica do motor/gerador para aplicação de força ao conjunto de engrenagens planetárias a todo tempo, para movimentação do veículo.

Transmissão híbrida com divisão de força de modo dois - A transmissão híbrida eletricamente variável de MODO DOIS possui um projeto também de divisão de força. Um conjunto planetário de engrenagens permite que a entrada de força seja dividida entre o motor de combustão interna e o motor elétrico/gerador. Conjuntos planetários adicionais são posicionados entre o motor elétrico/gerador e a saída de força da transmissão, bem como entre os dois motores elétricos/geradores. Esta combinação de projetos de divisão das forças na entrada e saída da transmissão é conhecida como transmissão EVT de divisão composta.

Com os conjuntos planetários adicionais, ambos os motores elétricos/geradores A e B sofrem variação, de maneira que o motor de combustão interna pode ser mantido à sua rotação de maior eficiência em qualquer velocidade do veículo (ao redor de 2000 RPM).

Sob velocidades baixas ou cargas, a transmissão híbrida de MODO DOIS opera como uma transmissão de divisão de força de entrada (modo um). A certa velocidade do veículo todos os componentes internos giram à mesma rotação. Algumas embreagens são aplicadas e conjuntos planetários adicionais são engrenados quando esta velocidade de “sincronização” é alcançada. Os conjuntos planetários adicionais permitem à transmissão EVT mudar para uma marcha mais alta e operar em MODO DE DIVISÃO COMPOSTO (Modo dois).

Com duas faixas de marchas, a transmissão híbrida de MODO DOIS possui maiores vantagens que a transmissão de MODO UM (entrada dividida):

• Menor armazenamento das baterias híbridas.

• O veículo é mais eficiente que o não híbrido tanto na cidade quanto em estrada.

• Menor motor elétrico/gerador.

• Uma gama disponível maior e de maior potência no modo mecânico/elétrico.

• Nenhuma perda para manter a velocidade do veículo em subidas prolongadas ou ao rebocar cargas.

As vantagens da transmissão de MODO DOIS

Para se entender melhor as vantagens da transmissão híbrida de divisão de força de MODO DOIS devemos rever o propósito de uma transmissão com grandes detalhes.

As engrenagens dentro de uma transmissão de um veículo não híbrido ajudam a aumentar a saída de energia do motor de combustão interna em uma faixa bem extensa de operação. A utilização do veículo determina quantas marchas são necessárias para que este tenha o desempenho esperado. Uma caminhão que tem de puxar cargas pesadas  possui cerca de 18 marchas em sua transmissão e duas velocidades selecionáveis no eixo traseiro. Um veículo pequeno ou mais leve típico possui 3 ou 4 marchas.

Observando o conceito de uma bicicleta de múltiplas marchas, podemos ver que uma bicicleta com somente uma marcha necessitará de um ciclista bem grande e de força muscular muito alta a fim de subir uma ladeira íngreme. Também, este ciclista provavelmente não será capaz de pedalar a bicicleta a uma velocidade muito alta, pois gastaria uma quantidade de energia bem grande pedalando para vencer a subida.

Se colocarmos várias velocidades na bicicleta, um ciclista bem menor será capaz de subir a mesma ladeira com muito menos esforço que a bicicleta de uma marcha só.

O veículo híbrido elétrico de MODO UM (divisão de força na entrada)m possui somente um conjunto planetário, assim ele somente pode dispor de uma gama de velocidades, assim como a bicicleta de uma só marcha. Com somente um velocidade disponível,  os componentes elétricos devem ser projetados com capacidade e tamanho bastantes para desempenhar a tarefa de maneira satisfatória. Se o veículo híbrido for um veículo médio ou leve, espera-se um desempenho limitado do mesmo e os componentes devem ser projetados sem os benefícios de dispor de várias marchas.

Contudo, se desejamos projetar um veículo SUV híbrido elétrico ou um pequeno caminhão, os componentes elétricos devem incluir situações em que se necessita puxar cargas pesadas. Sem a disponibilidade de múltiplas marchas, os componentes híbridos que utilizam energia elétrica devem ser tão grandes que se tornará quase impossível caberem dentro do veículo ou satisfazerem as expectativas do operador sem comprometer o projeto do veículo.

As transmissões híbridas de MODO DOIS (divisão de força), de vários conjuntos planetários foram desenvolvidas exatamente com esta situação em mente. As marchas adicionais assistirão os componentes elétricos híbridos a atingirem as expectativas de operação de cada veículo, pequeno ou grande, carregado ou sem carga. Com a transmissão de MODO DOIS executando baixas velocidades com altas carga ou altas velocidades com carga média e baixa, as expectativas de desempenho do veículo podem ser atingidas enquanto ao mesmo tempo permite aos componentes híbridos elétricos serem menores do que aqueles com projeto de MODO UM.