Un pouco de historia: como se desenvolveu a propulsión híbrida de Toyota?
artigos

Un pouco de historia: como se desenvolveu a propulsión híbrida de Toyota?

Levamos un tempo executando C-HR na redacción. Todos os días apreciamos os beneficios da condución híbrida na cidade, pero durante un tempo preguntámonos ata onde chegou Hybrid Synergy Drive antes de chegar ao último modelo? Se tamén estás interesado, continúa lendo.

Algunha vez te preguntas ata onde chegou a historia das unidades híbridas? Ao contrario do que parece, este tipo de invención non é o dominio das últimas décadas. A primeira patente dun sistema de accionamento que utilizaba un motor de combustión interna e un motor eléctrico pertenceu a William H. Patton, e apareceu... antes de hai 128 anos! Esta patente desenvolveu o Patton Motor Car, un tren motriz híbrido que se utilizaba para impulsar tranvías e pequenas locomotoras. En 1889, creouse un prototipo, e oito anos despois vendeuse a versión en serie da locomotora á compañía ferroviaria.

Un ano antes, o Phaeton saíu ás estradas antes da produción do teleférico de Patton. Non, non este Volkswagen-Bentley. Armstrong Phaeton. Probablemente o primeiro coche híbrido, ou máis ben unha cadeira de rodas, da historia. A bordo había un motor de combustión interna de 6,5 cilindros e 2 litros, así como un motor eléctrico. O volante tamén actuaba como dínamo que cargaba a batería. Armstrong Phaeton xa recuperou enerxía da freada, pero dun xeito lixeiramente diferente aos híbridos actuais. O motor eléctrico utilizábase para alimentar as lámpadas e arrancar o motor de combustión interna, e quizais isto non sería sorprendente se non fose porque superou en 16 anos o arranque automático de Cadillac.

Interesado? Que tal unha transmisión semiautomática de 3 velocidades? As marchas non tiveron que ser cambiadas completamente a man. Moito antes de que se inventasen os sincronizadores e esquecese a técnica do dobre embrague, un motor eléctrico accionaba o embrague automaticamente ao cambiar de marcha. Non obstante, o motor Armstrong Phaeton era... demasiado potente. Danaba constantemente as rodas de madeira, que posteriormente foi eliminada engadindo reforzos ás rodas.

Ferdinand Porsche tamén tivo o seu mérito na historia dos automóbiles. O Lohner-Porsche Mixte Hybrid era un vehículo que, en versións posteriores, era propulsado por motores eléctricos, un por cada roda. Estes motores eran alimentados por baterías e o par dun motor de combustión interna. Este vehículo podía transportar ata catro persoas e moverse só mediante a enerxía eléctrica ou só utilizando un motor de combustión interna.

Soa ben? Non completamente. As baterías Mixte consistían en 44 pilas de 80 voltios e pesaban 1,8 toneladas. Os enlaces non eran moi fortes, polo que se pechaban nunha caixa adecuada e colgábanse de resortes. Non obstante, esta é a propia batería, e imos engadirlle moitos motores eléctricos. A invención de Lohner e Porsche pesaba máis de 4 toneladas. Aínda que desde o punto de vista de hoxe parece un fallo total, Mixte fixo pensar a moitos enxeñeiros. Por exemplo, os de Boeing e a NASA, que estudaron con moito coidado este aparello. Con efectos, porque o LRV que utilizaron as misións Apollo 15, 16 e 17 para dar a volta á Lúa tiña moitas solucións tomadas do híbrido Lohner-Porsche Mixte.

A historia dos híbridos é bastante longa, así que imos directamente ao presente dende o principio. Os híbridos tal e como os coñecemos só se fixeron populares a finais dos 90 cando o Toyota Prius entrou no mercado xaponés. Foi entón cando por primeira vez -en 1997- utilizouse o nome "Toyota Hybrid System", que máis tarde se converteu en "Hybrid Synergy Drive". Como eran as xeracións individuais?

Primeiro Toyota Prius - Toyota Hybrid System

Xa sabemos que a idea dun coche híbrido non é nova. Non obstante, pasou máis de 100 anos para que este concepto se fixera realmente popular. Toyota Prius converteuse no primeiro coche híbrido producido en serie. Quizais sexa por iso que todos os híbridos están claramente asociados co Prius. Pero vexamos as solucións técnicas.

Aínda que a produción do Prius comezou en 1997, esta parte das vendas foi só para o mercado xaponés. As exportacións a outros mercados, principalmente os EUA, só comezaron no ano 2000. Non obstante, o modelo de exportación NHW11 foi lixeiramente actualizado con respecto ao seu predecesor (NHW10).

Baixo o capó do híbrido xaponés había un motor 1.5 VVT-i con sincronización variable das válvulas, que operaba no ciclo Atkinson. As suposicións eran máis ou menos as mesmas que agora -o motor de gasolina estaba soportado por dous motores eléctricos-, un funcionaba como xerador e o outro movía as rodas. O engrenaxe planetaria, que servía de transmisión CVT de variación continua, era a responsable da correcta distribución do traballo dos motores.

Non era un coche moi rápido, cunha potencia de 58 CV. e 102 Nm a 4000 rpm. Polo tanto, a aceleración foi bastante modesta, así como a velocidade máxima de 160 km/h. O que me gustou foi o baixo consumo de combustible, que de media podía caer por debaixo dos 5 l/100 km.

Na versión NHW11, a maioría dos compoñentes melloráronse para ofrecer un mellor rendemento. A potencia do motor eléctrico incrementouse en 3 kW e o par motor en 45 Nm. Reducíronse as perdas mecánicas e o ruído. Tamén se aumentou a velocidade máxima do motor en 500 rpm.

O primeiro Prius, con todo, non estaba exento de fallos: non era tan fiable como os modelos actuais, había problemas co sobrequecemento das baterías e algúns compoñentes eléctricos (como o motor eléctrico) eran demasiado ruidosos.

Prius II ou Hybrid Synergy Drive

En 2003, apareceu outro Prius cun motor THS de segunda xeración. Primeiro chamouse Hybrid Synergy Drive. Antes de entrar na unidade, paga a pena mencionar a forma icónica. Non xurdiu de cero e mesmo ten o seu propio nome - "Kammbak". Foi desenvolvido na década de 30 polo enxeñeiro aerodinámico Wunibald Kamm. O corpo cun alto e recortado é máis aerodinámico, non hai turbulencias detrás do coche.

Mentres traballaba no Prius de segunda xeración, Toyota rexistrou ata 530 patentes. Aínda que o concepto como tal era semellante ao da unidade THS, só no HSD se utilizaron correctamente as capacidades do sistema de discos. Igualouse o potencial do motor eléctrico e do motor de combustión interna, en contraste coa idea anterior, que era aumentar a potencia do motor de combustión interna para aumentar a produtividade. O segundo Prius arrincou e acelerou en parte coa axuda dun motor eléctrico. A potencia da parte eléctrica da unidade increméntase nun 50%.

Esta xeración tamén viu a introdución dun compresor de aire acondicionado eléctrico que non precisaba dun motor de combustión interna para arrefriar ou quentar o habitáculo. Así se mantivo ata hoxe. O Prius tamén recibiu baterías de NiMH máis lixeiras en 2003. O número de células reduciuse e aumentou a densidade do electrólito. Ademais, foi neste modelo onde se introduciu por primeira vez o modo EV, que permite conducir só co motor eléctrico.

Lexus desenvolveu as súas propias variantes do tren motriz desta xeración. En 2005, aplicou outro motor eléctrico ao eixe traseiro e creou así un híbrido de tracción total. O terceiro motor funcionaba independentemente do mando ao eixe dianteiro, aínda que, por suposto, estaba controlado por un controlador que regula o par e o diferencial de velocidade.

Os primeiros Lexus GS 450h e LS 600h mostraron como HSD pode traballar xunto con potentes motores e tracción traseira. Este sistema era aínda máis complexo, especialmente no campo da transmisión. Caixa de cambios planetaria Ravigneaux con catro eixes, dous embragues que cambian a relación de transmisión do segundo motor en relación ás rodas: non estaba claro entrar en detalles. Isto debe ser explicado polo enxeñeiro mecánico.

Hybrid Synergy Drive III

Chegamos á penúltima xeración da propulsión híbrida. Aquí foi onde se produciu unha verdadeira revolución. Substituíuse o 90% das pezas. O motor de combustión interna aumentou o volume de traballo a 1.8 litros, pero os motores eléctricos reducíronse. A potencia aumentou ata os 136 CV, mentres que o consumo de combustible diminuíu un 9%. Nesta xeración, puidemos seleccionar un modo de condución: normal, ecolóxico e dinámico.

O HSD ten unha relación de transmisión fixa, polo que a engrenaxe planetaria, aínda que é semellante a unha CVT, é algo completamente diferente. O anel exterior do engrenaxe é o motor MG2, a engrenaxe solar é o motor MG1 e o ICE está conectado por "planetas". O condutor pode influír dalgún xeito no funcionamento do motor de combustión interna e do motor eléctrico, pero o pedal do acelerador só se usa para comunicarse co ordenador. Dicimos como nos gustaría acelerar e o ordenador calculará cales son as condicións da estrada e como combinar de forma máis eficaz o traballo do motor eléctrico e do motor de combustión interna.

Toyota C-HR ou HSD IV

A cuarta xeración da unidade apareceu... na cuarta xeración do Prius. Non obstante, xa conseguiu enraizarse noutros modelos, por exemplo, no C-HR. O Quartet apóiase moito no HSD III, pero apréciao aínda máis con menos consumo de combustible. Porén, "máis" non significa potencia, xa que se reduciu a 122 CV.

En primeiro lugar, melloráronse as características de carga das baterías: os novos híbridos son capaces de absorber grandes doses de enerxía en menor tempo. O inversor ten un sistema de refrixeración separado e ocupa un 30% menos de espazo. O engrenaxe planetario substitúese por un cilíndrico. Toda a caixa de cambios foi redeseñado para xerar un 20% menos de desperdicio.

Sumo

Vimos partes da viaxe de Toyota aos coches que combinan os beneficios dos motores eléctricos coa versatilidade dos motores de combustión interna. Non obstante, non é o disco en si o que cambia. O concepto de coche híbrido tamén está cambiando. Este xa hai tempo que deixou de ser un Prius e vaise abrindo paso a coches que parecen un pouco máis convencionais. Os híbridos están a formar parte gradualmente da vida cotiá. Vémolos por todas partes nas grandes cidades. 

Un deles é o Toyota C-HR, que atraerá a aqueles que queiran moverse pola cidade nun crossover interesante, pero aprecian o baixo consumo de combustible e o silencio. Tamén hai unha crecente conciencia sobre a necesidade de reducir a contaminación, e aínda que aquí os coches non son a fonte de todos os males, son parte dela, polo que hai que facer algo ao respecto. Toyota rexistra un crecemento significativo nas vendas de vehículos híbridos ano tras ano. Non grazas ao Prius -grazas a coches como o Auris ou o C-HR- aínda asequible na carteira, nun paquete convencional, senón cunha transmisión avanzada cuxo valor engadido é a fiabilidade comprobada.

Cando é a próxima xeración? Non o sabemos. Probablemente agardemos uns anos máis. Non obstante, o tren motriz dos últimos híbridos de Toyota xa está a acadar un nivel de sofisticación incriblemente alto. 

Engadir un comentario