A necessidade de cumprir o limite de 95g/km nas emissões de CO2 até 2021, levou a maioria dos construtores de automóveis a procurarem formas de minimizar o consumo de combustível dos seus modelos. A principal tendência que se tem verificado na última década é a eletrificação total ou parcial das frotas automóveis, com o crescente número de veículos híbridos e elétricos que temos visto proliferar nas estradas.
São várias as tecnologias que têm vindo a aparecer no mercado, desde modelos híbridos, plug-in, extensores de autonomia, ou 100% elétricos. Contudo, os dois últimos anos trouxeram ainda uma tecnologia interessante do ponto de vista técnico-económico: os Mild Hybrid Electric Vehicle (MHEV), também chamados de híbridos 48V.
Porquê 48V?
A complexidade dos sistemas híbridos e elétricos começa desde logo pela tensão a que normalmente as suas baterias trabalham, valores que rondam os 350VDC. Para além de técnicos altamente qualificados para intervecionar estes sistemas, são necessários ainda equipamentos e ferramentas compatíveis com os valores de tensão em causa. Ao trabalhar abaixo dos 60VDC, os técnicos poderão intervencionar sistemas de tração sem medidas de proteção e segurança adicionais, contrariamente ao que acontece no caso dos full hybrid ou elétricos. A estes fatores, poderíamos também adicionar o preço elevado de baterias e componentes, encarecendo o produto final a disponibilizar ao cliente.
A tecnologia MHEV surge como resposta aos fatores acima. Ao utilizar uma rede de tração de 48V (ao invés dos habituais 350V), reduz a complexidade de intervenções, ao mesmo tempo que minimiza os custos de produção, e consequentemente, torna o produto mais competitivo do ponto de vista comercial. De uma forma geral, um MHEV apresenta 50 a 70% do benefício, com 30% do custo de um full hybrid.
Como funciona?
Um MHEV consiste em introduzir no veículo uma rede de tração de 48V, em paralelo com a rede de bordo de 12V. Esta rede de tração tem como objetivo fazer chegar binário às rodas, à semelhança do que acontece com um full hybrid.
A tecnologia de 48V é ainda emergente, mas tem já delineados cinco níveis de aplicação:
Nível 0
- Um motor elétrico é ligado à cambota do motor de combustão através de uma correia.
- Com este alternador torna-se possível recuperar uma grande parte da energia cinética que se perde na travagem.
- Uma pequena e económica bateria de iões de lítio armazen esta energia.
- A energia recuperada pode ser utilizada para voltar a arrancar o motor no funcionamento do sistema “start-stop”, para manter a velocidade de cruzeiro ou para proporcionar uma aceleração adicional (boost).
Nível 1
- A colocação do motor elétrico de 48 Volt também está na cambota, mas sem correia de acoplamento.
- Nesta disposição é sempre utilizado um motor síncrono de ímanes permanentes, mais compacto, e caraterizado pela sua elevada eficiência e entrega de binário.
- O híbrido de nível 1 alcança uma redução de consumos e emissões de CO2 de 8,5% no ciclo WLTC. E esta percentagem é bastante melhorável caso sejam otimizados ao máximo os motores de combustão, com elementos como, por exemplo, o sistema de distribuição totalmente variável UniAir e um aumento da taxa de compressão.
Nível 2
- O motor elétrico é instalado entre o motor de combustão e a caixa de velocidades.
- Para propulsões frontais transversais, em que há pouco espaço disponível, os fabricantes desenvolveram uma variante paralela ao eixo, que atua sobre o veio de entrada da caixa de velocidades através de uma correia ou corrente.
- O sistema permite, igualmente, recuperar a energia de travagem e conduzir de forma elétrica a velocidades reduzidas, como em engarrafamentos, a estacionar ou em manobras.
Nível 3
- O motor elétrico é colocado na saída da transmissão, configuração válida tanto para motores e transmissões em linha, como transversais.
- Permite a integração de uma embraiagem multidiscos, para uma variante de tração total.
Nível 4
- A transmissão do eixo traseiro é substituída por um sistema de transmissão elétrica, que complementa o motor de combustão, que atua sobre o eixo dianteiro.
- Assim se obtém a tração total, bem como a desconexão total do motor e transmissão convencionais do motor elétrico.
- Uma transmissão de duas velocidades permite que o motor elétrico se ajuste à sua configuração ideal numa multiplicidade de situações de condução. A segunda velocidade é acionada a partir dos 70 km/h e está destinada à condução interurbana e em autoestrada, focando-se exclusivamente nas funções de reforço e recuperação.
Nível 5
Este nível também oferece tração total, mas de um modo diferente: o propulsor e a transmissão estão alojados no cubo de cada roda de um eixo.
Vantagens e desvantagens
Vimos anteriormente que os sistemas MHEV permitem reduzir os custos de produção, bem como minimizar a complexidade das reparações características dos sistema da alta tensão. Mas a tecnologia de 48V permite ainda incorporar sistemas que a rede de bordo a 12V, por si só, não teria potência elétrica suficiente para garantir. Falamos, por exemplo, de e-turbos ou barras estabilizadores ativas, como as que são utilizadas pela Audi em modelos topo de gama.
Por seu lado, a fraca capacidade das baterias utilizadas não permite ainda a condução totalmente elétrica, que hoje é já característica de qualquer VHE.
Também no campo da fiscalidade, os MHEV, embora minimizem o consumo de combustível, não conseguem ainda fazê-lo de modo a garantir os limites impostos pelos Estados Membros, que lhes poderiam conferir vantagens fiscais mais atrativas.
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