O cenário automotivo contemporâneo apresenta um avanço contínuo em tecnologias de propulsão. Nesse sentido, o sistema Híbrido Plug-In (PHEV) BYD DM-i é um dos sistemas de propulsão mais avançados do mercado, e se destaca pela sua eficiência e simplicidade. O sistema DM-i (Dual Mode-intelligent), que integra motor a combustão e motores elétricos a fim de otimizar a eficiência e o desempenho.
Este post tem como objetivo apresentar uma análise técnica do sistema DM-i presente nos veículos tração dianteira da BYD, detalhando seus componentes, modos de operação e os fluxos de energia.
Você sabe o que significam as siglas: EV, MHEV, HEV, PHEV, BEV, BEVx e FCEV dos veículos eletrificados?
Componentes de Transmissão do Sistema Híbrido BYD DM-i
A transmissão DM-i da BYD é um sistema integrado que combina elementos mecânicos e elétricos para gerenciar a entrega de potência e a eficiência. Confira abaixo os principais componentes internos do sistema de transmissão:
Motores Elétricos do Sistema Híbrido BYD DM-i
Motor Elétrico ou de Tração
Este motor elétrico é o principal responsável pela propulsão do veículo em diversas condições de condução, especialmente em baixas e médias velocidades, onde o motor a combustão teria a pior eficiência. Dessa forma, sua capacidade de fornecer potência e torque de forma instantânea contribui para a resposta do sistema híbrido. O conversor/inversor controla sua operação e gerencia a entrega de energia.
Motor Gerador
O motor gerador desempenha uma função dupla no sistema DM-i. Ele atua como um gerador de energia, convertendo a energia mecânica do motor a combustão em eletricidade, carregando a bateria de alta tensão. Além disso, em momentos de maior demanda por potência, pode funcionar como um motor auxiliar, fornecendo torque suplementar para as rodas. O conversor/inversor também controla sua operação, e essa versatilidade representa um fator chave para a flexibilidade e a eficiência do sistema.
Eixo Principal da Transmissão e Eixo Intermediário
O eixo principal da transmissão estabelece a conexão mecânica entre o motor a combustão e o restante do conjunto de transmissão. Ele é responsável por transmitir a potência gerada pelo motor a combustão, seja para as rodas (em modo paralelo) ou para o motor gerador (em modo série).
O eixo intermediário, por sua vez, facilita a transmissão do movimento entre os diversos componentes da transmissão, como o motor elétrico e o diferencial, assegurando a distribuição eficaz da força.
Diferencial
O diferencial é um componente padrão em veículos, permitindo que as rodas motrizes girem em velocidades distintas. Essa funcionalidade é crucial em curvas e manobras, onde as rodas percorrem distâncias desiguais. No contexto do DM-i, o diferencial assegura que a potência, originada dos motores elétricos ou do motor a combustão seja distribuída adequadamente para cada roda, otimizando a tração e a estabilidade do veículo.
Corpo de Válvulas e Engrenagens da Bomba de Óleo
O corpo de válvulas é um elemento de controle hidráulico na transmissão. Ele gerencia o fluxo de fluido hidráulico, que é essencial para o engate e desengate da embreagem e para a lubrificação dos componentes internos da transmissão. Da mesma forma, as engrenagens da bomba de óleo são responsáveis por assegurar a vazão desse fluido, garantindo o funcionamento e a lubrificação adequada para reduzir o atrito e o desgaste, o que é vital para a durabilidade e o desempenho do sistema.
Componentes do Sistema Híbrido DM-i
Além dos componentes internos da transmissão, o sistema DM-i da BYD reúne diversos elementos que coordenam a distribuição de energia e o funcionamento geral do veículo híbrido. Dessa forma, o conhecimento sobre esses elementos torna-se essencial para realizar diagnósticos precisos e manutenções eficientes nesse tipo de tecnologia. Assim, confira abaixo um esquemático presente na Plataforma Doutor-IE, que apresenta uma breve descrição dos principais componentes do sistema.
Na sequência da imagem, você poderá conhecer em mais detalhes cada um dos principais componentes, entendendo suas funções específicas e como eles atuam em conjunto para garantir a eficiência do sistema híbrido.
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Motor a Combustão
O sistema DM-i adota motores a combustão interna, disponíveis em duas configurações principais. A primeira consiste em um motor de 1,5 litro aspirado, projetado para trabalhar no ciclo Atkinson, enquanto a segunda é um motor de 1,5 litro turboalimentado, ajustado para o ciclo Miller. Sua função principal é gerar energia elétrica para o sistema, operando em regimes de rotação que maximizam a economia de combustível e minimizam as emissões. Em certas condições de condução, como em velocidades elevadas, ele pode também fornecer propulsão direta às rodas.
Conversor/Inversor (Dual Eletronic Control)
Esta unidade multifuncional é responsável por gerenciar o fluxo de energia elétrica dos componentes do Sistema Híbrido Elétrico (EHS – Electric Hybrid System). Entre suas funções principais, destacam-se:
- Conversor DC/DC (Redutor): Converte a alta tensão da bateria principal para 12V, utilizada pelos sistemas auxiliares do veículo.
- Conversor DC/DC (Elevador/Redutor): Ajusta a tensão da bateria, elevando-a ou reduzindo-a conforme a necessidade do sistema.
- Inversor/Retificador DC/AC: Converte a corrente contínua (DC) da bateria em corrente alternada (AC) trifásica para alimentar os motores elétricos. Durante a frenagem regenerativa, realiza o processo inverso, transformando a AC trifásica gerada pelos motores em DC para recarregar a bateria.
Além da conversão de energia, o conversor/inversor também é responsável por gerenciar a operação dos motores, controlando a entrega de potência, a regeneração de energia e as transições entre diferentes modos de funcionamento do sistema, assegurando eficiência e suavidade.
Bateria de Alta Tensão (Blade Battery)
A Bateria de Alta Tensão Blade da BYD é uma bateria de fosfato de ferro-lítio (LFP), caracterizada por sua segurança, durabilidade e densidade energética. Seu design permite uma utilização eficiente do espaço, resultando em maior capacidade de armazenamento de energia e, consequentemente, maior autonomia elétrica. Da mesma forma, a química LFP contribui para uma vida útil prolongada e estabilidade térmica.
Quer entender por que veículos eletrificados utilizam baterias de alta tensão? Confira o vídeo abaixo:
Central de Gerenciamento da Bateria de Alta Tensão
A central é integrada internamente à Bateria Blade e tem a função de monitorar e gerenciar o seu desempenho. Assim, ela supervisiona parâmetros como tensão, corrente, temperatura e estado de carga (SOC) de cada célula, contribuindo para a segurança e a longevidade da bateria.
Unidade de Controle do Veículo (VCU – Vehicle Control Unit)
A VCU (Vehicle Control Unit) coordena a operação conjunta de todos os componentes do sistema híbrido, incluindo o motor a combustão, motores elétricos, conversor/inversor e a central de gerenciamento da bateria de alta tensão.
Nesse sentido, ela analisa continuamente as condições de condução, a demanda do motorista e o estado de carga da bateria para determinar o modo de operação mais adequado, otimizando o fluxo de energia e garantindo eficiência. Da mesma forma, a unidade também é responsável pelas transições entre os diferentes modos de funcionamento (elétrico, combustão ou híbrido), assegurando suavidade e segurança.
A VCU recebe sinais de diversos sensores e interruptores, como:
- Sensor de posição do pedal do acelerador;
- Sensores de pressão de óleo da transmissão;
- Interruptor de freio;
- Entre outros.
Portanto, com base nesses sinais e em outros parâmetros monitorados no veículo, a VCU toma decisões em tempo real para harmonizar o funcionamento de todos os sistemas, contribuindo para desempenho, economia de combustível e durabilidade dos componentes.
Sistema de Gerenciamento Térmico
O DM-i incorpora um sistema de gerenciamento térmico para otimizar a temperatura de operação da bateria, dos motores elétricos e do motor a combustão. Desse modo, este sistema é crucial para a eficiência e durabilidade dos componentes, podendo incluir circuitos de refrigeração líquida dedicados.
Modos de Operação do Sistema Híbrido BYD DM-i
O sistema DM-i opera através de diferentes modos, alternando entre eles para otimizar a utilização da energia e o desempenho do veículo. Essa transição é gerenciada eletronicamente para se adaptar às condições de condução e à demanda do motorista.
Modo EV (Elétrico Puro)
Neste modo, a propulsão do veículo é realizada exclusivamente pelo motor elétrico de tração. O motor a combustão permanece inativo, e a energia é fornecida diretamente pela bateria de alta tensão. Assim, este modo é empregado em situações de baixa velocidade e curtas distâncias, contribuindo para a redução de emissões locais e uma operação silenciosa. A transição para outros modos é controlada para ser suave e eficiente.
Modo 100% a Combustão
Este modo de operação entra em ação em regimes de alta velocidade (como em rodovias), condição em que o motor de combustão interna apresenta maior eficiência energética em relação ao consumo de combustível. Por consequência, apenas o motor a combustão permanece em funcionamento e converte a energia térmica da queima do combustível em energia mecânica. Em seguida, o torque gerado passa pelo eixo do virabrequim, atravessa o volante do motor e alcança o eixo principal da transmissão híbrida. Depois, esse eixo se acopla ao eixo intermediário, que transmite o movimento ao conjunto diferencial, posteriormente aos semi-eixos e, por fim, às rodas motrizes.
Modo Série (Extensor de Autonomia)
Quando a carga da bateria atinge um nível predefinido ou a demanda por potência excede a capacidade do modo EV, o motor a combustão inicia sua operação. Sua função principal neste modo é atuar como um gerador, convertendo energia mecânica em eletricidade. Assim, o sistema utiliza essa eletricidade para recarregar a bateria de alta tensão e/ou para alimentar o motor elétrico de tração, que continua a ser o responsável por mover as rodas. Este modo permite que o motor a combustão opere em sua faixa de eficiência ideal, contribuindo para a economia de combustível e a extensão da autonomia elétrica.
Modo Paralelo (Híbrido Direto)
Em velocidades mais elevadas ou durante acelerações que demandam maior potência, o sistema DM-i pode engatar o motor a combustão diretamente às rodas por meio de uma embreagem. Neste cenário, o motor a combustão e o motor elétrico de tração podem trabalhar em conjunto para impulsionar o veículo, fornecendo potência combinada. Além disso, o motor elétrico pode atuar como um auxiliar de potência ou como um gerador, dependendo da demanda e do estado de carga da bateria. Dessa forma, este modo é utilizado para garantir desempenho em situações de alta demanda de potência e eficiência em cruzeiro.
Frenagem Regenerativa
Durante a desaceleração e a frenagem, o motor elétrico de tração inverte sua função, operando como um gerador. A energia cinética do veículo, que seria dissipada como calor nos freios em sistemas convencionais, é convertida em eletricidade e armazenada na bateria de alta tensão. Por consequência este processo contribui para a eficiência energética do sistema, prolonga a autonomia elétrica e reduz o desgaste dos componentes de freio.
Conclusão
O sistema BYD DM-i representa uma das soluções mais avançadas em tecnologia híbrida, pois une eficiência energética e simplicidade construtiva. Nesse sentido, sua arquitetura combina a propulsão elétrica com o motor a combustão e garante flexibilidade para diferentes condições de condução, ao mesmo tempo em que entrega economia de combustível e redução de emissões.
Por fim, para o mecânico reparador, compreender em detalhes o funcionamento desse sistema não significa apenas adquirir uma vantagem, mas sim assumir uma necessidade prática. Dessa forma, esse conhecimento permite realizar diagnósticos rápidos, executar manutenções eficientes e acompanhar a transformação do mercado automotivo rumo às soluções eletrificadas. Além disso, a realização dessas manutenções exige uma fonte de informação técnica confiável, capaz de orientar procedimentos de segurança em alta tensão, fornecer diagramas elétricos completos e apresentar descrições precisas do sistema híbrido.
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