Os veículos elétricos fazem parte do ambiente das nossas cidades. No entanto, em termos do género de viaturas que temos à nossa disposição, a eletrificação dos automóveis é muito mais vasta do que os 100% elétricos (Battery Electric Vehicle – BEV – e Fuel Cell Vehicle – FCV), abrindo campo até para a existência de várias tecnologias de propulsão em que a eletricidade está presente sob diferentes formas.
O que caracteriza um veículo híbrido?
Por definição um veículo é considerado híbrido quando possui duas ou mais fontes de energia assentando em motorizações distintas. Segundo este conceito, um veículo a GPL (Gás de Petróleo Liquefeito) não pode ser, em rigor, encarado como um híbrido, pois embora utilize dois combustíveis diferentes (a gasolina e o GPL), o motor é o mesmo. Aliás, a própria origem grega da palavra híbrida significa “algo originado do cruzamento de espécies diferentes”.
Assim sendo, veículos que usem como fonte de potência um motor de combustão interna (gasolina ou gasóleo) em conjunto com um ou mais motores elétricos são chamados veículos híbridos elétricos (HEV – Hybrid Electric Vehicles).
“Por outras palavras um veículo híbrido elétrico representa um cruzamento entre um automóvel convencional e um veículo elétrico”, refere Carlos Dias, cuja tese de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica (“Projeto e desenvolvimento de um automóvel híbrido”) pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) adotamos em grande parte para esta explicação.
SABIA QUE…
Ferdinand Porsche criou o primeiro híbrido elétrico em 1900? Foi o Lohner-Porsche Semper Vivus. E nós, no WattsOn já o guiámos!
Depois, consoante o grau de hibridização, temos diferentes arquiteturas de viaturas híbridas. “Este grau de hibridização, na prática, mede a percentagem da potência elétrica face à potência total presente no veículo (potência de tração). Para facilitar a categorização é comum introduzir o conceito de fator de hibridação”, explica o engenheiro Carlos Dias.
Podemos, assim, distinguir três níveis diferentes de hibridação, consoante a utilização do motor elétrico:
– Micro-híbrido ou Micro Hybrid 12 V (podem apresentar uma economia de combustível entre 5 a 10 %);
– Híbrido-médio ou Mild Hybrid 48 V (com uma economia de combustível entre 20 a 30%);
– Híbrido-completo ou “Full hybrids” (que podem apresentar uma economia de combustível na ordem dos 40%).
Micro Hybrid 12 V
Os Micro–híbridos ou Micro Hybrids têm um motor de combustão interna, usando, normalmente, motores elétricos com potência até 2.5 kW a 12 V de tensão. O motor elétrico tem, basicamente, a tarefa de realizar o chamado “Start and Stop”, sendo capaz de aproveitar a energia da travagem para esse efeito. As funções, tanto do motor de arranque, assim como do alternador de um veículo convencional, são integradas num único equipamento. Embora modesto, este tipo de motor elétrico mostra-se capaz de reduzir significativamente os consumos e as emissões, especialmente em cidade, face aos automóveis exclusivamente dotados de motor de combustão. Neste tipo de carros, a deslocação somente em modo elétrico não é possível. Estamos antes perante uma assistência híbrida.
Mild Hybrid 48 V
Nos Híbridos–médios ou híbridos-suave (ou Mild Hybrid – MHEV, de Mild Hybrid Electric Vehicle), a potência típica do motor elétrico é cerca de 10 a 20 kW para valores de tensão entre 100 a 200 V. Neste patamar, o motor elétrico (alimentado por baterias de 48 Volts) pode auxiliar o motor térmico na propulsão do veículo, durante os arranques e acelerações, momentos mais exigentes em termos de emissões de CO2 e de consumo de carburante (assim, conseguindo maior economia de combustível e redução de emissões).
No restante tempo, o propulsor de combustão interna funciona muitas vezes sem intervenção do motor elétrico. De resto, a ideia base deste tipo de híbrido é a de otimizar o uso do motor térmico para unicamente mover o automóvel, de modo a que a energia de todos os sistemas auxiliares e dos sistemas elétricos do veículo (climatização ou GPS) seja proveniente de outra fonte de energia, a garantida pelo motor elétrico e guardada pela bateria de 48V (aliviando carga da bateria convencional de 12V). Face a um micro-híbrido, um híbrido-médio, a bateria é também de maior capacidade, garantindo maior armazenamento e aproveitamento da energia regenerativa.
“Full hybrids”
Nos híbridos totais ou “full hybrids” ou híbridos–completos, o motor elétrico funciona como um apoio ao propulsor a combustão, possibilitando diminuir os consumos (motivo na maioria dos casos) ou aumentar a potência (caso dos desportivos, como o Ferrari La Ferrari).
A potência do motor elétrico oscila entre os 30 e os 55 kW para uma tensão entre 200 a 300 V. O motor elétrico tem capacidade de movimentar sozinho o veículo, contudo, em distâncias curtas, até uma autonomia de até 4 km. Ao invés dos plug-in, os veículos híbridos totais não podem ser carregados na rede elétrica. As baterias carregam por aproveitamento da regeneração de energia de descidas, desacelerações ou travagens.
SABIA QUE…
O reaparecimento dos veículos elétricos e híbridos surge entre 1960 e 1970 devido à crise de petróleo?
Ainda entre os híbridos, temos os Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV) e os elétricos com extensores de autonomia:
Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV)
Um veículo híbrido plug-in ou Plug-In Hybrid Electric Vehicle (PHEV) “sendo um híbrido completo, é simplesmente um veículo híbrido elétrico com capacidade extrair e armazenar energia a partir de uma rede elétrica”, refere Carlos Dias da FEUP que esclarece: “Um veículo híbrido elétrico convencional depende de combustíveis fósseis (derivados de petróleo), sendo que até possam mesmo operar a etanol ou biodiesel, para gerar a energia elétrica necessária, enquanto um híbrido elétrico ‘plug-in’ tem um sistema de armazenamento de energia que pode ser totalmente carregada através uma tomada elétrica comum. Neste tipo de veículos o sistema de armazenamento de energia é a fonte primária de energia para distâncias curtas. Em distâncias longas, e uma vez que seja atingido um determinado estado de carga (SOC – State Of Charge), o veículo transita para o modo híbrido”. Num plug-in, existe um motor de combustão interna e um motor elétrico, cujas baterias de alimentação são de maior capacidade do que as de um híbrido completo (não plug-in), podendo ser carregadas através de uma vulgar tomada elétrica. Um PHEV é um híbrido de ligar à corrente com autonomia em modo 100% elétrico de até 50 km, por norma.
Elétricos com extensores de autonomia
Os modelos com extensores de autonomia ou Extended Range Electric Vehicle (EREV ou E-REV) possuem um motor de combustão que tem, porém, unicamente como missão produzir, através de um gerador, a eletricidade necessária para alimentar o motor elétrico principal, isto numa situação em que a bateria está descarregada. Daí que sejam também designados de elétricos com extensores de autonomia.
Os extensores de autonomia resolvem a ansiedade em quem conduz elétricos puros.
Esta funcionalidade permite que o carro trabalhe sempre no modo elétrico com a vantagem de garantir a mesma autonomia de um híbrido. Quando a bateria está descarregada, o pequeno motor de combustão interna (a versão do BMW i3 com extensor de autonomia tem um bloco a gasolina de dois cilindros) entra em ação para a carregar.
Dependendo da configuração e da interligação entre as duas fontes de energia, um híbrido pode ser definido como híbrido em série, híbrido paralelo ou híbrido série-paralelo.
Híbrido em série
Nos híbridos em série, o motor de combustão aciona um gerador que, por sua vez, carrega as baterias que alimentarão o motor elétricos que, esse sim, colocará o veículo em marcha. O motor de combustão atua indiretamente no processo de propulsão, não havendo, portanto, ligação mecânica direta com as rodas. A tração é sempre originada pelo motor elétrico. As duas fontes de energia estão, assim, ligadas entre si em série. É o caso típico dos veículos extensores de autonomia, como o Chevrolet Volt e o Opel Ampera.
Híbridos em paralelo
Na configuração híbrido paralelo (power split) tanto o motor de combustão interna como o motor elétrico estão conectados, em paralelo, à transmissão (ou seja, ambos os motores estão ligados às rodas), podendo propulsionar o veículo de forma independente ou combinada. Todavia, nos híbridos em paralelo, é o motor térmico (a gasolina ou Diesel) que assume o protagonismo. O motor elétrico é utilizado como um assistente para o motor principal, a combustão,pelo que estes carros não têm capacidade de se deslocarem apenas por recurso a eletricidade. É o caso do Honda Civic Hybrid e Insight
Híbrido combinado ou Híbrido série-paralelo
Nos híbridos combinados ou híbridos série/paralelo, os dois motores (elétrico e de combustão) podem propulsionar o veículo, seja em que combinação for. Os híbridos série/paralelo combinam as características de ambos os sistemas (híbrido em série e híbrido em paralelo). Na arquitetura série/paralela, o motor a combustão e o motor elétrico são conectados através de uma transmissão planetária, permitindo que ambos ou somente um deles produza a tração necessária para movimentar o automóvel. Face à configuração em série, a configuração série/paralelo tem uma ligação mecânica adicional entre o motor elétrico e o gerador; por seu lado, face à configuração em paralelo, apresenta um gerador adicional. É o caso dos híbridos produzidos pela Toyota e pela Lexus.
