2010 Honda Insight EX: Sistema Híbrido Walkaround
November 06, 2009
Ever perguntou-se o que é preciso para construir um híbrido? Bem, isso depende do tipo de híbrido de que estás a falar.
Os híbridos que a Toyota e a Ford lançam são híbridos complexos (e eficazes) em série – paralelos, o que significa que podem funcionar a gás, electricidade, uma mistura paralela directa dos dois ou um modo piggyback em série em que o motor a gás gera electricidade para a bateria enquanto um motor eléctrico utiliza essa electricidade para conduzir o carro. São necessários dois motores eléctricos potentes que estão integrados num sistema CVT planetário (mas mecanicamente bastante simples) para o conseguir. Um poderoso software de controle muda continuamente entre esses modos para que você não tenha que pensar sobre isso.
Mas nosso Honda Insight 2010 é baseado em uma configuração paralela mais simples, na qual o motor e a transmissão são separados para que um motor elétrico fino, do tamanho de um volante (pouco mais de 2 polegadas de espessura) possa ser deslizado entre eles. Este motor eléctrico tem o nome de Integrated Motor Assist ou IMA, para abreviar.
É basicamente assim:
Motor –> IMA –> Transmissão
Vamos dar uma olhada, começando pela traseira do carro.
O tiro acima da minha série de suspensão mostra porque a configuração simples da suspensão com feixe de torção foi usada aqui: deixa muito espaço entre as rodas para um poço central profundo que abriga o pneu sobressalente e a bateria.
Existe até espaço para vários recantos de armazenamento. A tampa de carga opcional com mola pode realmente caber no slot na parte inferior da foto.
Agora vamos puxar aquele isopor para fora de lá por um minuto.
Eu vejo um sobressalente. Mas há algo mais por baixo.
Eureka! É o pack de baterias. Mas tenho que dizer, não é muito grande. Especialmente quando você considera que os eletrônicos de conversão de voltagem e monitoramento de carga também estão alojados aqui.
As próprias baterias são compostas de células de níquel-hidreto metálico (NiMH), o tipo utilizado em quase todos os híbridos de produção de corrente e carros elétricos.
Todos juntos consomem um pacote de 100,8 volts que tem uma capacidade de 5,75 amp-hora. Esse grego para você? Vamos multiplicar volts com amp-horas (e dividir por 1.000) para ver isso em Kilowatt-hora (kWh), o equivalente elétrico ao número de galões em um tanque de gás.
O tanque elétrico do Insight é, portanto, um pouco 0,58 kWh, e isso, entre outras coisas, faz dele um híbrido suave. O Prius, um híbrido mais híbrido e “cheio”, tem uma capacidade de bateria de cerca de 1,3 kWh.
Move até um híbrido plug-in, como o Chevy Volt, de grande potência, e a capacidade da bateria começa a variar até 9 kWh para acomodar um pouco de alcance eléctrico alargado, cortesia da sua tomada de parede. Continue para algo como o nosso Mini E 2009, um carro elétrico completo que depende de suco para tudo o que faz, e você encontrará uma bateria com uma capacidade utilizável de 28 kWh. As capacidades de bateria totalmente eléctrica irão sem dúvida crescer a partir daqui.
Como é que o Insight se comporta com 0,58 kWh? Bem, o motor-gerador eléctrico (que veremos dentro de momentos) não é muito grande, por isso não consome nem regenera muita electricidade. As baterias híbridas padrão obtêm TODO o seu sumo da travagem regenerativa, e a quantidade que podem absorver depende do tamanho do motor-gerador eléctrico.
A bateria do Insight armazena essencialmente o suficiente para recuperar energia das paragens dentro da cidade para utilização imediata quando se afasta de uma paragem e para reiniciar o motor cada vez que se desliga enquanto está “em marcha lenta” nos semáforos. Não há muito no caminho de todo o alcance elétrico. Estamos a falar de segundos, não de minutos de cada vez na maioria das situações.
Como todas as baterias híbridas, estas são consideradas parte do sistema de emissões do carro porque se falharem o carro funcionará a gasolina mais tempo e emitirá mais poluentes.
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Isso significa que você provavelmente nunca terá que se preocupar com o custo de substituição da bateria ou com o impacto de aterros sanitários das baterias híbridas gastas, pois elas devem durar 10 anos ou 150.000 milhas de garantia de emissões da Califórnia.
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Como isso é possível? Nunca deixando a bateria drenar a 0% e nunca carregando-a a 100%. A chave para manter uma longa vida útil da bateria é a gestão cuidadosa do seu Estado de Carga ou SOC. Os híbridos e os carros eléctricos levam este aspecto muito mais a sério do que o sistema de carregamento de uma pistola de parafusos Makita ou outra electrónica doméstica recarregável.
Uma bateria híbrida NiMH típica só utilizará, em termos hipotéticos muito grosseiros, a fina fatia de SOC de, digamos, 30% a 70% de SOC. As pessoas estão entusiasmadas com as baterias de lítio porque, em comparação, pode ser usada uma gama mais ampla de SOC, por exemplo, de 25% a 75% ou de 20% a 80% de SOC. E isso significa que mais eletricidade pode ser armazenada em uma bateria de íons de lítio do mesmo tamanho.
Fluxo de energia entre a bateria e o motor-gerador (em ambas as direções) através deste cabo laranja.
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Contemplar a potência que é o motor de 1,3 litros com 4 cilindros que faz 85 cavalos de potência por si só! A IMA pode fornecer mais 13 cv (10kW) quando necessário, elevando o máximo para 98 póneis.
Claramente, esta não é uma casa de força construída para incendiar o mundo, pois o Insight consegue a sua economia de combustível através de uma adaptação moderna de um velho princípio Honda estabelecido nos seus antigos modelos “HF” apenas a gasolina: Peso leve, um trem de força reduzido, uma pequena seção transversal do veículo com boa aerodinâmica e pneus skinny de baixa resistência ao rolamento.
A fórmula geralmente inclui uma transmissão manual, mas aqui é usada uma CVT eficiente. Mas é uma CVT “normal” em vez da exótica CVT electromecânica vista no Prius. Esta iteração do Insight poderia usar tão facilmente uma transmissão manual, como o primeiro Insight fez, porque o motor-gerador elétrico é mais um impulsionador do que qualquer outra coisa.
Veja dentro do círculo o motor-gerador IMA onde ele se encontra colado entre o motor e a transmissão. Que tal ver mais de perto?
Green = Motor, Orange = Transmissão CVT e Yellow = IMA, a carne no sanduíche.
A IMA pode somar até 13 cv ao que quer que o motor esteja a emitir e também funciona como motor de arranque principal.
Aquele motor nunca está totalmente desligado da IMA, porque não há embraiagem entre os dois. No entanto, o IMA pode alimentar o carro por si só durante os primeiros segundos depois de se afastar de uma paragem com o motor desligado, mas a cambota continuará a rodar e os pistões continuarão a bombear para cima e para baixo.
Bombagem de ar desta forma através de válvulas abertas cria um grande arrastamento que arruína a eficiência, pelo que a Honda utiliza o seu sistema de comutação de cames VTEC para proporcionar alívio. Um came tem o perfil padrão que o motor usa sempre que está em funcionamento, mas o segundo perfil do came é completamente redondo para que as válvulas de admissão e escape nunca se abram à medida que os pistões voam sem que seja injectado combustível.
No início isto parece ser pior, pois é preciso potência para comprimir ar bruto num cilindro. Mas você recebe quase tudo isso de volta, já que o pistão é empurrado para trás depois de atingir o centro da morte, devido ao efeito da mola de ar. E este movimento é suavizado pelo facto de 4 pistões o fazerem em diferentes partes do ciclo, pelo que as forças de compressão num cilindro são compensadas por forças de extensão noutro.
NOTE: Veja porque é que as voltas da suspensão são tão mais fáceis do que as do trem de força???
Talvez o papel mais importante do IMA seja a travagem regenerativa. Quando se levanta o acelerador, o computador inverte a polaridade interior para fazer passar o IMA de um motor para um gerador. Esta electricidade gerada volta a fluir na bateria e a acção de a gerar cria uma pequena força de “travagem” desacelerativa à medida que os ímanes do gerador fazem a sua coisa.
A força é pequena neste caso devido ao pequeno tamanho do IMA e da bateria: só é possível gerar e armazenar muita coisa com esta configuração suave. Como resultado, a força de travagem regenerativa não é mais significativa do que a travagem simples do motor na caixa de velocidades superior do seu carro a gasolina. Ainda precisa de utilizar o pedal do travão e o sistema convencional de travagem a disco/tambor para a maior parte das suas necessidades de abrandamento e paragem. Dito isto, o uso suave do pedal e a desaceleração gradual numa longa distância permite que o sistema de regeneração se inspire o máximo possível.
Não é o caso do nosso Mini E totalmente eléctrico, onde uma enorme bateria (50 vezes maior) e um grande motor-gerador (o único motor principal do carro) podem (e precisam de) engolir o máximo de sumo que conseguirem. Os carros elétricos têm que recapturar cada sucata para atingir a faixa anunciada.
E assim o Mini E dirige como um carro de fenda, com forças de frenagem regenerativas substanciais que ocorrem apenas levantando o pé do pedal do “gás”. Eles são tão fortes que você pode passar sem usar o pedal de freio regular 70% do tempo; tão fortes que as luzes de freio são programadas para acender via computador para que o carro atrás de você não fique atrás.
Pneus 175/65R15 da Schenny reduzem a resistência ao rolamento na tradição Civic e CRX “HF”. A contagem final da economia de combustível EPA é de 40 cidades/43 rodovias/41 combinadas.
O Honda Insight impressionou-nos e entusiasmou-nos quando o vimos e conduzimos pela primeira vez no lançamento da prensa, mas foi quando a fábrica de rumores tinha o preço na gama dos $17.000 a $18.000 e o gás era superior a $4 por galão.
Mas o Insight acabou por começar a partir dos $20k (com destino). Para isso você obtém um Honda de baixa potência no sentido tradicional e frugal Honda “HF” que recebe um pequeno impulso de desempenho e economia de um sistema híbrido suave simplificado. Com preços de combustível moderados, esse preço parece um pouco inclinado.
Dan Edmunds, Director de Testes de Veículos