#148 ELETRA PI9904360 SISTEMA DE OPERAÇÃO DE UM VEÍCULO HÍBRIDO

PI9904360 SISTEMA DE OPERAÇÃO DE UM VEÍCULO HÍBRIDO

Depósito: 05/10/1999

Destaque: Prêmio World Technology Awards

Inventor:   Antônio Vicente Albuquerque de Souza e Silva

Titular: Eletra Industrial Ltda (BR/SP)

A invenção descreve um sistema de operação para veículos híbridos, no qual a tração é feita exclusivamente por motor elétrico. O motor elétrico é alimentado em regime normal por um gerador acionado por motor a combustão interna, e em situações de potência máxima recebe energia complementar de um banco de baterias. Esse banco atua como um “pulmão energético”, acumulando energia excedente durante frenagens ou desacelerações. Diferente de sistemas híbridos duais, aqui o motor a combustão não traciona o veículo, apenas gera eletricidade. O motor a combustão funciona em rotação constante, próxima à de torque máximo, garantindo baixo consumo e menores emissões. O sistema elimina a caixa de marchas, simplificando a transmissão. O uso do banco de baterias reduzido diminui peso e custo, pois sua função é apenas suprir picos de energia. Assim, o consumo de combustível e a poluição são menores que em veículos convencionais ou elétricos puros. A autonomia depende apenas da capacidade do tanque de combustível. O sistema pode ser aplicado tanto em veículos leves quanto pesados, como ônibus a diesel. As baterias, por não sofrerem descargas profundas, têm vida útil aumentada. Em operação, o motor elétrico é regulado eletronicamente por sensores e controladores que administram potência, carga e regeneração. A energia excedente gerada é utilizada para recarregar o banco de baterias. O conjunto de reguladores protege contra sobrecargas e mantém tensão constante. A emissão de poluentes pode ser reduzida em até 60%, segundo medições práticas. O motor a combustão, dimensionado apenas para a potência média, pode ser menor e mais leve. Isso implica redução de ruído e poluição sonora. O sistema eletrônico gerencia as solicitações do motorista, distribuindo energia entre gerador e baterias. Em frenagens, o motor elétrico atua como gerador, enviando energia de volta às baterias. O dispositivo de suprimento e acumulação de energia é um dos pontos centrais da patente. O sistema é flexível e pode usar diferentes combustíveis no motor térmico. O veículo híbrido resultante apresenta baixo custo operacional e vantagens ambientais.

A Eletra, controlada do grupo Viação ABC de São Bernardo do Campo/SP, produz ônibus híbridos que combinam motor elétrico e motor a combustão. Esses veículos podem usar diesel, gás ou álcool, com economia de combustível e redução de até 90% da emissão de partículas poluentes. Essa vantagem levou a Prefeitura de Santiago do Chile, em licitação internacional, a escolher os ônibus da Eletra para substituir mil veículos na cidade mais poluída da América Latina. A ideia nasceu de uma viagem dos irmãos Beatriz e José Antonio Setti Braga à Itália, onde observaram trolley-busses e carros híbridos. Ao retornar, buscaram especialistas na área e encontraram Antonio Vicente Souza e Silva, engenheiro do ITA especializado em eletrônica, que havia trabalhado nos primeiros trólebus brasileiros nos anos 70. Detentor de 11 patentes e com experiência de uma década nos Estados Unidos pela Westinghouse, Antonio Vicente procurava um projeto para se estabelecer no Brasil. As empresas dos Setti Braga, com experiência em transporte coletivo e capital para investir, foram parceiras ideais. Entretanto, José Antonio defendia que o futuro do transporte urbano estaria nos trilhos, como metrôs, trens e corredores inteligentes. Já Antonio Vicente defendia que a prioridade deveria ser reduzir a poluição do ar. Seu objetivo era desenvolver um motor não poluente, inspirado no conceito dos trolleys, mas independente de linhas aéreas de energia, funcionando com geração própria. O encontro entre a visão empreendedora da família Setti Braga e a competência técnica de Antonio Vicente resultou na criação dos primeiros ônibus híbridos brasileiros. Assim, a Eletra consolidou-se como pioneira em tecnologia limpa para transporte público, unindo inovação, sustentabilidade e viabilidade econômica.

A Eletra enviou quatro ônibus híbridos para testes em Santiago, no programa Ar Limpo. Em menos de um mês foram homologados pela prefeitura chilena, enquanto no Brasil a homologação segue pendente há quase um ano. Dois veículos ficaram em operação em Santiago e outros dois circulam em São Bernardo. O preço competitivo é outra vantagem: US$ 150 mil contra US$ 320 mil dos americanos. A Eletra terceiriza quase toda a produção: chassis Volvo ou Mercedes, carroceria Marcopolo ou Busscar, pneus Michelin ou Pirelli, fabricando apenas em São Bernardo os painéis eletrônicos de controle, que são o núcleo tecnológico. A produção atual é de cinco veículos mensais, mas pode chegar a cinquenta com financiamento. A ideia nasceu em 1995, durante viagem a Firenze, quando uma acionista da Auto Viação ABC viu carros elétricos turísticos e pensou em adaptar o conceito aos ônibus. No Brasil, buscou o engenheiro Antonio Vicente de Souza e Silva, mestre pela SUNY e com experiência de 10 anos na Westinghouse, além de mais de 20 patentes. Ele já havia atuado na produção de trólebus brasileiros nos anos 70. Vicente destacou que veículos 100% elétricos são inviáveis em pesados, devido à baixa potência, excesso de baterias e pouca autonomia. Juntos, concluíram que o modelo híbrido seria a solução ideal, conciliando economia, autonomia e baixa emissão de poluentes. Em 1998 surgiu a Eletra, que lançou o primeiro ônibus híbrido elétrico articulado de 18 metros e 170 passageiros, com ar-condicionado, capaz de gerar sua própria energia a bordo. Atualmente, a empresa fabrica cinco modelos: ônibus padrão, articulado, low floor, microônibus e caminhão leve. A tecnologia já roda em 13 veículos no Grande ABC e em Porto Alegre, além de exportações ao Chile e à Nova Zelândia. Há negociações com EUA, México, Panamá, Polônia e Itália. O Eletra 2000 foi reconhecido por organismos internacionais. O Banco Mundial, apoiador do programa Ar Limpo, recomenda o uso em larga escala em grandes metrópoles latino-americanas como São Paulo, Rio, Buenos Aires, Cidade do México e Lima.

Um veículo híbrido funciona como um trólebus autônomo, pois gera sua própria energia elétrica a bordo. O motor elétrico traciona o veículo, enquanto o conjunto motor-gerador, movido a diesel, álcool, gás ou gasolina, fornece energia. O motor a combustão opera sempre em rotação constante, no ponto de menor consumo e emissão de poluentes. Para reforçar a potência, há um banco de baterias que armazena energia e a libera em picos de demanda. O veículo não usa câmbio: aceleração e frenagem são elétricas, totalmente controladas por sistema eletrônico. Quando parado, o motor-gerador recarrega as baterias. Essa configuração permite usar motores menores, como 80HP em vez de 210HP em um ônibus de 12m, sem perda de desempenho. O sistema eletrônico garante suavidade e confiabilidade. Nas frenagens e descidas, o motor elétrico funciona como gerador, recarregando baterias e reaproveitando energia que, em ônibus convencionais, seria desperdiçada em calor. Para locais de emissão zero, como túneis, existe o modelo Híbrido Dual, que pode operar como trólebus ou híbrido. O conforto ao passageiro é maior, com aceleração suave e ruído reduzido em até 20db. O motorista também se beneficia de melhores condições de trabalho. A emissão de material particulado, apontado pelo Banco Mundial como altamente nocivo, é reduzida em até 90%. Esse desempenho rendeu à Eletra o prêmio internacional World Technology Awards, considerado o “Oscar da Tecnologia”. A premiação, realizada em São Francisco (EUA), contou com patrocínio de Nasdaq, Time, Accenture e Microsoft. A Eletra foi a única empresa brasileira premiada, ficando em segundo lugar na categoria Energia, ao lado de concorrentes como DaimlerChrysler e USCAR. Segundo medições da UFRJ, os ônibus híbridos da empresa reduzem o consumo de combustível em até 30%. Hoje, 13 veículos circulam no Brasil e outros já foram exportados para Chile e Nova Zelândia, consolidando o reconhecimento internacional da tecnologia.

Resumo: PI9904360 Sistema de operação de um veículo híbrido, veículo híbrido operado pelo sistema e dispositivo de suprimento e acumulação de energia para o veículo híbrido em que a tração do veículo híbrido é realizada única e exclusivamente pelo motor elétrico (4) que é alimentado, em seu regime de potência média, pelo gerador (2) e que em seu regime de potência máximo é alimentado também por um banco de baterias (3) funcionando como um "Pulmão Energético" que fornece a energia complementar ao funcionamento de motor elétrico (4) quando em regime de potência máxima e acumula energia excedente quando o veículo está em regime de desaceleração ou mesmo parado. O gerador elétrico (2) é acionado pelo motor de combustão interna que fornece energia mecânica ao gerador (2) para que este possa fornecer energia elétrica ao motor de tração (4) e ao banco de bateria (3).

Referências: