Um pouco de história - como se desenvolveu a unidade híbrida da Toyota?

Já há algum tempo que dirigimos o C-HR na redação. Todos os dias apreciamos os benefícios da condução híbrida na cidade, mas durante algum tempo ficámos a pensar até que ponto a Hybrid Synergy Drive ia antes de chegar ao modelo mais recente? Se você também estiver interessado, continue lendo.

Você já se perguntou até onde chegou a história das unidades híbridas? Ao contrário do que parece, esse tipo de invenção não é o domínio das últimas décadas. A primeira patente para um sistema de acionamento usando um motor de combustão interna e um motor elétrico pertenceu a William H. Patton, e apareceu ... antes de 128 anos atrás! Esta patente desenvolveu o Patton Motor Car, um trem de força híbrido que foi usado para alimentar bondes e pequenas locomotivas. Em 1889, foi criado um protótipo e, oito anos depois, a versão serial da locomotiva foi vendida para a empresa ferroviária.

Um ano antes, o Phaeton foi lançado nas estradas antes da produção do teleférico de Patton. Não, não este Volkswagen-Bentley. Armstrong Phaeton. Provavelmente o primeiro carro híbrido, ou melhor, uma cadeira de rodas, da história. A bordo estava um motor de combustão interna de 6,5 cilindros e 2 litros, além de um motor elétrico. O volante também atuou como um dínamo que carregava a bateria. Armstrong Phaeton já recuperou energia da frenagem, mas de uma maneira ligeiramente diferente dos híbridos de hoje. O motor elétrico foi usado para alimentar lâmpadas e dar partida no motor de combustão interna, e talvez isso não fosse surpreendente se não fosse o fato de ter superado o motor de partida automático do Cadillac em 16 anos.

Interessado? Que tal uma transmissão semiautomática de 3 velocidades? As engrenagens não precisavam ser trocadas completamente à mão. Muito antes de os sincronizadores serem inventados e a técnica de dupla embreagem ter sido esquecida, um motor elétrico acionava a embreagem automaticamente ao trocar de marcha. No entanto, o motor Armstrong Phaeton era... muito poderoso. Ele constantemente danificava as rodas de madeira, o que foi posteriormente eliminado com a adição de reforços nas rodas.

Ferdinand Porsche também teve seu mérito na história dos carros. O Lohner-Porsche Mixte Hybrid era um veículo que, em versões posteriores, era movido por motores elétricos, um para cada roda. Esses motores eram alimentados por baterias e pelo torque de um motor de combustão interna. Esse veículo podia transportar até quatro pessoas e se locomover apenas pela energia elétrica ou usando apenas um motor de combustão interna.

Parece bom? Não completamente. As baterias Mixte consistiam em 44 células de 80 volts e pesavam 1,8 toneladas. Os elos não eram muito fortes, então eles foram fechados em um estojo adequado e pendurados em molas. No entanto, esta é a própria bateria, e vamos adicionar muitos motores elétricos a ela. A invenção de Lohner e Porsche pesava mais de 4 toneladas. Embora do ponto de vista de hoje pareça uma falha de ignição completa, Mixte fez muitos engenheiros pensarem. Por exemplo, os da Boeing e da NASA, que estudaram esse aparelho com muito cuidado. Com efeitos, porque o LRV que as missões Apollo 15, 16 e 17 usaram para contornar a lua teve muitas soluções retiradas do híbrido Lohner-Porsche Mixte.

A história dos híbridos é bastante longa, então vamos direto ao presente desde o início. Os híbridos como os conhecemos só se tornaram populares no final dos anos 90, quando o Toyota Prius entrou no mercado japonês. Foi então que pela primeira vez - em 1997 - foi usado o nome "Toyota Hybrid System", que mais tarde se tornou "Hybrid Synergy Drive". Como eram as gerações individuais?

Primeiro Toyota Prius - Toyota Hybrid System

Já sabemos que a ideia de um carro híbrido não é nova. No entanto, levou mais de 100 anos para que esse conceito se tornasse realmente popular. Toyota Prius tornou-se o primeiro carro híbrido produzido em massa. Talvez seja por isso que todos os híbridos estão claramente associados ao Prius. Mas vamos olhar para as soluções técnicas.

Embora a produção do Prius tenha começado em 1997, essa parte das vendas foi apenas para o mercado japonês. As exportações para outros mercados, principalmente os EUA, só começaram em 2000. No entanto, o modelo de exportação NHW11 foi ligeiramente atualizado em relação ao seu antecessor (NHW10).

Sob o capô do híbrido japonês havia um motor 1.5 VVT-i com comando de válvulas variável, trabalhando no ciclo Atkinson. As suposições eram mais ou menos as mesmas de agora - o motor a gasolina era apoiado por dois motores elétricos - um funcionando como gerador e o outro acionando as rodas. A engrenagem planetária, que servia como transmissão CVT continuamente variável, era responsável pela correta distribuição do trabalho dos motores.

Não era um carro muito rápido, com uma potência de 58 cv. e 102 Nm a 4000 rpm. Portanto, a aceleração foi bastante modesta, assim como a velocidade máxima de 160 km/h. O que me agradou foi o baixo consumo de combustível, que em média poderia cair abaixo de 5 l/100 km.

Na versão NHW11, a maioria dos componentes foi aprimorada para proporcionar melhor desempenho. A potência do motor elétrico foi aumentada em 3 kW e o torque em 45 Nm. As perdas mecânicas foram reduzidas e o ruído foi reduzido. A rotação máxima do motor também foi aumentada em 500 rpm.

O primeiro Prius, no entanto, tinha falhas - não era tão confiável quanto os modelos de hoje, havia problemas com superaquecimento das baterias e alguns componentes elétricos (como o motor elétrico) faziam muito barulho.

Prius II, ou Hybrid Synergy Drive

Em 2003, outro Prius apareceu com um motor THS de segunda geração. Foi chamado pela primeira vez Hybrid Synergy Drive. Antes de entrarmos na unidade, vale a pena mencionar a forma icônica. Não surgiu do zero e até tem seu próprio nome - "Kammbak". Foi desenvolvido na década de 30 pelo engenheiro aerodinâmico Wunibald Kamm. A carroceria com um corte alto é mais aerodinâmica, não há turbulência atrás do carro.

Enquanto trabalhava na segunda geração do Prius, a Toyota registrou até 530 patentes. Embora o conceito como tal fosse semelhante ao da unidade THS, foi apenas no HSD que os recursos do sistema de disco foram usados ​​adequadamente. O potencial do motor elétrico e do motor de combustão interna foi equalizado, em contraste com a ideia anterior, que era aumentar a potência do motor de combustão interna para aumentar a produtividade. O segundo Prius deu partida e acelerou parcialmente com a ajuda de um motor elétrico. A potência da parte elétrica do acionamento é aumentada em 50%.

Esta geração também viu a introdução de um compressor de ar condicionado elétrico que não exigia um motor de combustão interna para resfriar ou aquecer o interior. Permaneceu assim até hoje. O Prius também recebeu baterias NiMH mais leves em 2003. O número de células foi reduzido e a densidade do eletrólito foi aumentada. Além disso, foi neste modelo que o modo EV foi introduzido pela primeira vez, que permite dirigir apenas no motor elétrico.

A Lexus desenvolveu suas próprias variantes do trem de força desta geração. Em 2005, ele aplicou outro motor elétrico ao eixo traseiro e, assim, criou um híbrido de tração nas quatro rodas. O terceiro motor funcionava independentemente do comando para o eixo dianteiro - embora, claro, fosse controlado por um controlador que regula o torque e o diferencial de velocidade.

Os primeiros Lexus GS 450h e LS 600h mostraram como o HSD pode funcionar em conjunto com motores potentes e tração traseira. Esse sistema era ainda mais complexo - especialmente no campo da transmissão. Caixa de câmbio planetária Ravigneaux com quatro eixos, duas embreagens que alteram a relação de transmissão do segundo motor em relação às rodas - não ficou claro entrar em detalhes. Isso deve ser explicado pelo engenheiro mecânico.

Unidade de sinergia híbrida III

Chegamos à penúltima geração do acionamento híbrido. Foi aí que aconteceu a verdadeira revolução. Substituição de 90% das peças. O motor de combustão interna aumentou o volume de trabalho para 1.8 litros, mas os motores elétricos foram reduzidos. A potência aumentou para 136 cv, enquanto o consumo de combustível diminuiu 9%. Nesta geração, pudemos selecionar um modo de condução - normal, eco e dinâmico.

O HSD tem uma relação de transmissão fixa, então a engrenagem planetária, embora semelhante a uma CVT, é algo completamente diferente. O anel externo da engrenagem é o motor MG2, a engrenagem solar é o motor MG1 e o ICE é conectado por "planetas". O motorista pode influenciar de alguma forma o funcionamento do motor de combustão interna e do motor elétrico, mas o pedal do acelerador é usado apenas para se comunicar com o computador. Dizemos como gostaríamos de acelerar, e o computador calculará quais são as condições da estrada e como combinar de maneira mais eficaz o trabalho do motor elétrico e do motor de combustão interna.

Toyota C-HR ou HSD IV

A quarta geração do drive apareceu... na quarta geração do Prius. No entanto, ele já conseguiu se enraizar em outros modelos - por exemplo, no C-HR. O Quarteto apóia-se fortemente no HSD III, mas espreme ainda mais com menos consumo de combustível. No entanto, "mais" não significa potência, pois foi reduzido para 122 cv.

Em primeiro lugar, as características de carregamento das baterias foram melhoradas - os novos híbridos são capazes de absorver grandes doses de energia em menos tempo. O inversor possui um sistema de refrigeração separado e ocupa 30% menos espaço. A engrenagem planetária é substituída por uma cilíndrica. Toda a caixa de velocidades foi redesenhada para gerar 20% menos desperdício.

Soma

Vimos partes da jornada da Toyota para veículos que combinam os benefícios dos motores elétricos com a versatilidade dos motores de combustão interna. No entanto, não é o disco em si que muda. O conceito de um carro híbrido também está mudando. Este há muito deixou de ser um Prius e está entrando em carros que parecem um pouco mais convencionais. Os híbridos estão gradualmente se tornando parte da vida cotidiana. Nós os vemos em todos os lugares nas grandes cidades. 

Um deles é o Toyota C-HR, que vai agradar quem quer se locomover pela cidade em um crossover interessante, mas aprecia baixo consumo de combustível e silêncio. Há também uma crescente consciência da necessidade de reduzir a poluição - e embora os carros não sejam a fonte de todo o mal aqui, eles são parte disso, então algo precisa ser feito a respeito. A Toyota registra um crescimento significativo nas vendas de veículos híbridos ano a ano. Não graças ao Prius - graças a carros como o Auris ou o C-HR - ainda disponível na carteira, na embalagem usual, mas com transmissão aprimorada, cujo valor agregado é a confiabilidade comprovada.

Quando é a próxima geração? Nós não sabemos. Provavelmente vamos esperar mais alguns anos. No entanto, o trem de força dos híbridos mais recentes da Toyota já está atingindo um nível incrivelmente alto de sofisticação.