Assim, vamos imaginar que tenho uma fantástica bicicleta, mas com um handicap: não tem mudanças.
- Bici1.jpg (10.74 KiB) Visto 1997 vezes
Quando me desloco em terreno plano e a baixa velocidade, tudo corre bem.
Mas eis que se aproxima aquela subida íngreme. Nesse caso gostaria de ter uma mudança mais “pequena”, isto é que me permitisse pedalar mais vezes por cada volta das rodas, mas em que pudesse aplicar menos força nos pedais.
Bom mas como posso resolver este problema sem utilizar mudanças?
Simples, imaginem que coloco um motor/gerador elétrico (isto é uma máquina que pode converter energia elétrica em mecânica e vice-versa) junto da pedaleira, e que o pinhão deste serve de intermediário entre a cremalheira e a corrente. Depois coloco um 2º motor/gerador elétrico com o pinhão ligado ao eixo da roda de trás, que por sua vez está ligado á corrente.
- Bici2.jpg (12.87 KiB) Visto 2019 vezes
- Bici3.jpg (6.43 KiB) Visto 2019 vezes
Para resolver esta situação o motor de trás (vamos chamá-lo MG2) converte uma parte da energia mecânica que chega através da corrente em energia elétrica, isto é, atrasa a velocidade de rotação da roda, e envia essa energia elétrica para o motor ligado à cremalheira (vamos chamá-lo MG1). Este por sua vez exerce uma força sobre a cremalheira, ajudando-me no esforço de pedalar.
Isto é mecanicamente equivalente a utilizar uma mudança mais baixa, eu pedalo mais vezes, com menos esforço, e as rodas da bicicleta giram mais lentamente.
Ultrapassada a subida eis que se inicia uma descida.
A dada altura já não consigo pedalar mais depressa e quase não faço força nos pedais. Então gostaria de ter uma mudança mais alta, isto é, mais pesada, que me permitisse exercer mais força em cada pedalada, mas em que tivesse que pedalar menos vezes. Mais uma vez sem utilizar mudanças.
Será que o MG1 e o MG2 me podem ajudar?
Com certeza. O MG1 passa a funcionar como gerador, atrasando a pedaleira e obrigando-me a exercer mais força, ao mesmo tempo a energia elétrica produzida é enviada ao MG2, que por sua vez funciona como motor, aumentando a velocidade de rotação que lhe é transmitida pela corrente.
As rodas giram mais depressa, à custa de uma força maior que eu exerço nos pedais.
Isto é mecanicamente equivalente a uma mudança mais baixa e pesada.
Bom, mas se o sistema elétrico funciona assim tão bem porque razão não retiro completamente a corrente?
Por uma razão de eficiência. Para ter um controlo eficaz dos motores terei que colocar inversores e controladores de velocidade entre os motores/geradores, o que, em conjunto com as perdas dos motores/geradores, implica uma perda significativa de energia (algumas fontes apontam para 30%, embora eu as estime em cerca de 20-25%, isto contra 2% de perdas numa transmissão puramente mecânica).
Mantendo a corrente posso continuar a transferir a maior parte da energia por via puramente mecânica, e só a porção que realmente necessito por via elétrica.
Resultado: perdas inferiores às de uma caixa de variação contínua (CVT) mecânica.
Para ter o meu pseudo-HSD, basta adicionar uma bateria para ajudar ao arranque e às subidas, bem como para recuperar energia nas travagens.
Resta uma última pergunta. Porque não utilizar o sistema convencional de mudanças mecânicas?
Porque eu tenho uma faixa limitada de velocidades a que consigo pedalar e de intensidades de força que consigo exercer. Deixando a um computador a tarefa de escolher sempre a mudança mais apropriada (que é infinitamente, bem mais ou menos, variável) às minhas características como ciclista, consigo uma eficiência globalmente superior.
Aqui uma explicação demasiado simplista do funcionamento do sistema:
https://www.youtube.com/watch?v=-H5hPRHsNgw
E aqui uma explicação da interligação mecânica(a corrente na minha analogia) no HSD: o PSD(Dispositivo Divisor de Potência), que funciona como um diferencial, repartindo a potência entre o ICE e os motores/geradores elétricos:
http://eahart.com/prius/psd/
Discussão aqui:
https://forum.autogas.pt/forum/viewtopi ... 03#p236464
