Série de reportagens desmistifica os três tipos de carros eletrificados vendidos no Brasil, começando pelo sistema Mild Hybrid Electric Vehicle – MHEV, popularmente conhecido com híbrido 48V
por Felipe Salomão fotos Divulgação
A transição energética passa pelos veículos híbridos, que chegaram ao mundo em 1997 com o Toyota Prius, desembarcando por aqui apenas em 2013. De lá para cá, o mercado brasileiro recebeu diversos modelos que começaram a se destacar nas vendas. Somente entre janeiro e agosto deste ano, foram emplacados 49.052 veículos eletrificados no Brasil, segundo os últimos dados divulgados pela Associação Brasileira do Veículo Elétrico – ABVE.
Embora esses veículos já comecem a conquistar o público, ainda há dúvidas sobre como eles funcionam e, por consequência, como será feita a manutenção. Portanto, para destrinchar esse tipo de automóvel, a Revista O Mecânico traz uma série especial com três reportagens sobre como funcionam os veículos híbridos, sendo que a primeira abordará os Mild Hybrid Electric Vehicle – MHEV, popularmente conhecido como híbrido 48V.
COMO SÃO OS MHEV
Os veículos híbridos leves, que também são chamados de sistema 48V, combinam um motor de combustão interna, que pode ser abastecido a diesel ou gasolina, com uma máquina elétrica. Neste caso, o propulsor elétrico pode atuar na partida do conjunto motriz a combustão, ser um assistente do motor térmico na recuperação de energia e na função start-stop. Desta maneira, cumpre o objetivo de reduzir as emissões de poluentes e aumentar a eficiência energética do veículo.
Segundo Leonardo Z. Pereira, Instrutor Técnico da Bosch, existem dois sistemas de modelos híbridos leves. “Entre as tecnologias mais comuns utilizadas nesse sistema está a Belt Start Generator – BSG, que é a máquina elétrica de 48V com a função de partida e gerador por correia. Outra opção é o Integrated Starter Generator – ISG, que também tem as mesmas funções do BSG mais modo de auxílio ao propulsor de combustão interna”.
Além disso, a principal diferença entre essa tecnologia e as outras está na potência disponível, pois não é necessário a mesma capacidade de um sistema com alta tensão automotiva. Todavia, há ganhos ao comparar com carros movidos apenas a gasolina, que são equipados com motor de partida e alternadores de 12/24V. Diante disso, os Mild Hybrid Electric Vehicle – MHEV tem vantagem energética para girar o propulsor, além de serem mais eficientes na redução de emissões de poluentes.
Para se movimentar, o veículo com sistema híbrido usa como fonte principal de torque o motor de combustão interna, já o elétrico auxilia momentaneamente o conjunto térmico, elevando o torque de saída.
FUNÇÃO DA BATERIA
Diferente dos outros sistemas híbridos, o MHEV não tem bateria de alta tensão, mas sim uma de 48V e outra de 12V. Isso posto, o motor elétrico tem a função de recarregar a bateria de 48V e o conversor para a bateria de 12V. “A bateria de 48V é responsável por manter a alimentação e bancar a demanda do sistema de potência (partida e gerador), além da possibilidade de alguns projetos que alimentam componentes auxiliares a 48V, por exemplo, bomba, compressores, aquecedores, entre outros”, informa Leonardo Pereira.
Em relação à bateria de 12 V (nominal), ela é responsável por alimentar toda a linha de conforto, como faróis, ar-condicionado, multimídia, vidros elétricos, entre outros, como explica Pereira: “Embora o circuito de alta potência trabalhe com 48V a alimentação é feita em 12V para os circuitos internos das ECU e controladores”.
Já a densidade de carga da bateria depende da composição química dela, volume/peso e tamanho, que vão determinar a tensão, capacidade e potência. Mas tudo isso é estabelecido pela montadora. “A densidade de energia da bateria é algo formatado, produzido e determinado pelo fabricante no ato da construção do projeto”, como esclarece o especialista.
Outro ponto a ser questionado por quem tem dúvida sobre os veículos é se o motor térmico tem capacidade para carregar as baterias por completo. No caso do sistema MHEV isso é possível, como aponta Pereira. “Por se tratar de um sistema 48V cujo a bateria tem potência baixa (ex. bateria 48V Bosch 0,384 KWh), o motor de combustão acionando a máquina elétrica pode repor a energia utilizada dentro das condições máximas e mínimas de carga”.
Ademais, as baterias para sistemas híbridos leves não são grandes ao ser comparados com outras tecnologias híbridas de alta capacidade, tem o peso aproximado de até 7kg, como na linha Audi A6 e A7 48V, que traz bateria de 9,6 Ah e somente 13 células de 3,68 V de lítio.
A OUTRA ESTRELA CHAMADA MÓDULO DE POTÊNCIA
Assim como a bateria e o motor elétrico, a outra estrela desse sistema é o módulo de potência, que tecnicamente é conhecido como conversor DC/DC. “O componente é fundamental para interligar o sistema de 12V (nominal) com o sistema de 48V (nominal). Essa comutação entre as linhas garante a operação de descarga e recarga da bateria”, instrui o Instrutor Técnico da Bosch.
A manutenção desta peça deve seguir as recomendações técnicas do fabricante. Em vista disso, o reparo deve ser em alguns casos nos níveis eletrônicos e mecânicos.
MOTORIZAÇÃO
Nos Mild Hybrid Electric Vehicle – MHEV a máquina elétrica terá a função na partida do motor a combustão e, também, poderá auxiliar em momento de demanda de torque, de forma momentânea. Vale lembrar que o propulsor térmico em quase todos os momentos funciona, exceto com start-stop ativo e no período de recuperação energética a depender da velocidade do veículo.
Agora, as características do motor elétrico no sistema de 48V obedecem aos dados do fabricante do veículo, como ressalta o instrutor técnico. “A depender da posição de montagem da máquina elétrica e da escolha por parte das companhias, alguns motores elétricos podem possuir de 5 a 6 fases, com inversor integrado”.
Por fim, a transmissão nos veículos híbridos leves, geralmente, é do tipo CVT ou automática com ou sem motor integrado ao conjunto.
FLUXO E RECUPERAÇÃO DA ENERGIA
O fluxo de energia é realizado basicamente por duas linhas, sendo a de 48V entre bateria, partida/gerador e conversor DC/DC, e a de 12V para alimentação do sistema de controle, conforto e conversor DC/DC.
A recuperação de energia é feita durante a desaceleração do veículo. “A partir do momento em que o pedal do acelerador não é pressionado, toda a energia cinética (movimento) é utilizada através do motor gerador elétrico para gerar energia para bateria. Em alguns veículos, nessa condição o motor de combustão é desativado e volta a ser acionado com ação no pedal do acelerador ou velocidade do veículo, isso intensifica a capacidade de recuperação do motor elétrico, diz Leonardo Z. Pereira.
COMO FAZER A MANUTENÇÃO
Como nos veículos comuns, o plano de manutenção de um híbrido leve tem que seguir as orientações do manual técnico informado pela fabricante. Todavia, o mecânico deve ter atenção com as desconexões da bateria de lítio de 48V e com o módulo conversor DC/DC. Também deve ser observado a tensão da bateria em caso de longa estadia do veículo na oficina. Inclusive, para o instrutor técnico é preciso checar se o carro realmente está desligado. “Atenção ao realizar manutenção, verificar se o veículo está realmente desligado ou apenas com a função start-stop habilitada, evite acidentes e danos ao sistema, comprovando que o veículo está realmente desligado”.
VANTAGEM DO MHEV
A principal proposta do híbrido leve é reduzir o consumo de combustível e, também, diminuir os gases nocivos emitidos pelos motores a combustão durante a partida, que é um dos momentos críticos na emissão de CO2 e, também, em marcha-lenta que passa a ser substituído pelo sistema start-stop. Contudo, comparar os veículos híbridos de 48V com outros tipos seria injusto. “São sistemas diferentes e em categorias diferentes, seria um tanto desleal a comparação entre eles. Porém, esses veículos servem de introdução a tecnologia de eletrificação automotiva”, comenta Pereira.
