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Gasolina e eletricidade: S 400 Hybrid é primeiro híbrido no Brasil
O Mercedes-Benz S 400 Hybrid é o primeiro modelo automóvel vendido no Brasil com tecnologia híbrida. O sedã de alto luxo combina um motor a gasolina 3.5 V6 com 205 kW/279 cv de potência a uma unidade elétrica de 15 kW/20 cv

Reportagem | Tarcisio Dias
Com assessoria de imprensa da Mercedes-Benz do Brasil

                 Na edição 2010 do Michelin Challenge Bibendum tivemos a oportunidade de conhecer de perto o primeiro automóvel híbrido a ser oferecido no mercado brasileiro. Lançado na Europa em 2009, o Mercedes-Benz S 400 Hybrid notabilizou-se no mercado mundial por ter sido o primeiro modelo de produção em série a ser equipado com bateria de íons de lítio, especialmente criada para uso automotivo. Conheça mais detalhes do modelo, sua tecnologia e inovações em nossa matéria em texto e também na entrevista em vídeo!

Baseado na versão S 350, ele oferece um trem de acionamento amplamente modificado. Além das naturais alterações necessárias ao motor V6, ele recebe um motor adicional magnetoelétrico e uma transmissão automática 7G-TRONIC, de sete velocidades, com configuração específica para o módulo híbrido.

O modulo híbrido compacto é um motor elétrico em formato de disco que também atua como um motor de partida e gerador/alternador. O sistema oferece um benefício duplo, visto que ele ajuda tanto a economizar combustível quanto a aumentar o prazer de dirigir. Isso se deve parcialmente ao efeito de impulsão do motor elétrico, à medida que dá suporte de forma contundente ao motor a gasolina, entregando 160 Nm de torque adicional durante as acelerações. Combinado a isso, o torque máximo do S 400 Hybrid é de 000 Nm, o que garante uma condução digna de um sedã dessa classe, mas, em algumas situações, até com pitadas esportivas.

O módulo híbrido também tem uma conveniente função ECO start/stop, que desliga o motor quando o veículo está freando, abaixo de 8 km/h, como, por exemplo, nos semáforos. Quando é hora de arrancar novamente, o motor elétrico reinicia quase que imperceptivelmente o funcionamento do motor a gasolina. Isso oferece uma contribuição significativa para a economia de combustível e a proteção do meio ambiente.

Outra inovação importante trazida pelo Mercedes-Benz S 400 Hybrid aparece nas diminuições de velocidade, tanto com a aplicação do freio bem como do freio-motor. Nessa situação, o motor elétrico age como um gerador e é capaz de recuperar a energia cinética dessa desaceleração, armazenando-a na bateria de íons de lítio.

Vendido sob encomenda por US$ 253,5 mil, o S 400 Hybrid é a versão mais acessível da gama de alto luxo da marca, o que revela a ênfase com que a Mercedes-Benz do Brasil pretende difundir essa nova tecnologia no mercado nacional

Na norma europeia, o consumo combinado de combustível é de apenas 7,9 litros por 100 quilômetros, ou seja, 12,66 km/l. Com emissão de CO2 de 186 gramas por quilômetro, ele ratifica sua condição de veículo deste porte menos poluente e mais econômico do mundo

Um marco na história mundial do automóvel - O dispositivo central do sistema híbrido, compacto e eficiente, é a bateria de íons de lítio de alta voltagem, que foi desenvolvida especialmente para uso automotivo e é a primeira unidade como esta em todo o mundo a ser introduzida em um veículo de produção em série. Desta forma, a Mercedes-Benz está dando uma contribuição pioneira para a propulsão elétrica, conferindo à Classe S mais uma vez o papel de inovadora em tendências tecnológicas.

Considerando que as principais vantagens das baterias convencionais de níquel-hidreto metálico incluem densidade mais alta de energia e melhor eficiência elétrica, juntamente com dimensões compactas e menor peso, o sistema Hybrid adotado pela Mercedes-Benz também se serve desses atributos. Graças à instalação do cérebro do conjunto (a bateria) no compartimento do motor, onde ela substitui a bateria convencional, o habitáculo e o porta-malas continuam intocados.

A bateria de íons de lítio não apenas armazena energia para o motor elétrico, mas também fica conectada a uma rede onboard de 12 volts para fornecer energia a outros "consumidores de tensão elétrica", como faróis e dispositivos de conforto. O sistema completo é composto pelo bloco de células de íons de lítio e no seu módulo eletrônico de monitoramento, além da caixa de alta resistência que a reveste, no gel e na placa de resfriamento, na alimentação desse sistema de resfriamento e na conexão de alta voltagem.

A eficiência do motor elétrico - A exemplo da bateria de íons de lítio, o motor elétrico em forma de disco é compacto e economiza espaço, uma vez que está instalado na flange entre o motor e a transmissão. Trata-se de um motor de rotor externo de 3 fases, que desenvolve um pico de potência de 15 kW/20 cv e um torque de 160 Nm, com voltagem de 120 Volts.

Por estar localizado nesta posição, esse motor elétrico oferece uma vantagem extra: ele amortece de forma eficiente as vibrações torsionais no trem de acionamento, reduzindo vibrações internas e ruídos. O resultado é mais conforto no transporte para o motorista e os passageiros.

O efeito de "impulsão" - O sistema geral oferece amplos benefícios: ele ajuda a economizar combustível e aumenta o prazer ao dirigir, já que, de forma instantânea, acresce 160 Nm nas arrancadas, garantindo acelerações vigorosas e um torque abundante desde as baixas rotações.

Prova disso é que o S 400 Hybrid acelera de 0 a 100 km/h em 7,3 segundos e atinge a velocidade máxima (eletronicamente controlada) de 250 km/h. Comparado ao modelo que lhe serviu de origem, o S 350, o modelo híbrido da Mercedes-Benz apresenta consumo médio, segundo as normas europeias, 19% inferior. As emissões de CO2 são reduzidas em cerca de 21%.

S 400 Hybrid: além das naturais alterações necessárias ao motor V6, ele recebeu um motor adicional magnetoelétrico e uma transmissão automática 7G-TRONIC, de sete velocidades, com configuração específica para o módulo híbrido

O compacto módulo híbrido é um motor elétrico em forma de disco que está integrada entre o motor de combustão interna e a transmissão automática 7G-TRONIC e também serve como um motor de partida e alternador

Em comparação com as baterias convencionais de metal de níquel, a bateria de íons de lítio tem uma maior densidade de potência elétrica e maior eficiência elétrica combinada com dimensões mais compactas e peso menor

Função ECO start/stop - Além das características do módulo, uma função de start / stop desliga o motor quando o veículo estiver freando e a menos de 15 km/h. Quando for hora de arrancar de novo, o motor elétrico, imediatamente e de forma imperceptível, faz funcionar o motor principal, assim que o condutor solta o pedal do freio ou pisa no acelerador. Isso contribui igualmente para a economia de combustível e a conservação ambiental: à medida que o motor reinicia praticamente de forma instantânea, as emissões também ficam minimizadas durante a fase de partida. As vibrações e os solavancos que são indesejáveis ao se ligar um carro com um motor de partida convencional também se reduzem ao mínimo.

O conforto permanece intocado, visto que a assistência à direção hidráulica e o compressor do ar-condicionado passam a ser alimentados eletricamente - o motorista não perde o ar fresco e nem a leveza no volante. Mesmo o vácuo parcial necessário para assistência de servofreio é eletricamente gerado. A lógica de controle inteligente é capaz de detectar se o condutor está executando uma manobra de virada ou de estacionamento. Neste caso, a função automática de iniciar / parar é temporariamente desativada de forma que estas manobras possam ser realizadas com conforto.

Cada ação de frenagem gera potência elétrica para a bateria - Quando o veículo desacelera, o motor elétrico age como o gerador e usa um processo de recuperação para converter a energia cinética em energia elétrica. Esta energia é armazenada na bateria compacta de íons de lítio e se torna disponível quando necessário.

O motor elétrico ajuda também no efeito "freio-motor" da unidade a combustão, operando em dois estágios suaves, contínuos e distintos: no primeiro, durante a desaceleração, o motor elétrico atua como um gerador e começa a recuperar energia. O estágio dois começa assim que o condutor pisa levemente no pedal do freio: a saída do gerador é proporcionalmente aumentada e percebida como uma desaceleração mais forte pelo motorista.

Somente no caso de desaceleração mais pesada e quando a pressão é aplicada ao pedal do freio é que o volante do motor freia, ativado além da recuperação. Desta forma, mais energia elétrica pode ser gerada, enquanto se economiza o desgaste normal do sistema hidráulico de frenagem ao mesmo tempo. Para fazer o máximo possível de uso deste duplo benefício, os engenheiros da Mercedes também desenvolveram um novo sistema de frenagem com um novo módulo de pedal de freio para o S 400 Hybrid.

Controles eletrônicos inteligentemente localizados - Controles eletrônicos dedicados são necessários para se operar o motor elétrico de 3 fases AC na rede DC de alta voltagem de 120 volts. O conversor atual é acomodado no espaço antigamente ocupado pelo motor de partida. À medida que os controles eletrônicos se aquecem como resultado das correntes elétricas que podem medir até 150 ampères, o sistema é equipado com seu próprio circuito de resfriamento de baixa temperatura adicional.

Os engenheiros da Mercedes-Benz acomodaram o transformador no arco frontal direito do volante, onde ele facilita a troca de energia entre a rede de alta voltagem de 120 volts e a rede interna de 12 volts - e também permite a opção de partida de emergência com cabos de carregamento de energia se a bateria padrão precisar perder sua carga. Para garantir um nível consistentemente alto de eficiência elétrica, o transformador é igualmente resfriado por um circuito em baixa temperatura. A bateria de chumbo / ácido de 12 volts é instalada no porta-malas, e não apenas fornece energia aos dispositivos-padrão, mas também ao sistema de monitoramento para componentes de alta voltagem com energia. Graças à sua interação com a bateria de íons de lítio, ela é consideravelmente menor no tamanho e mais leve do que o usual.

O compacto módulo híbrido é um motor elétrico em forma de disco que está integrada entre o motor de combustão interna e a transmissão automática 7G-TRONIC e também serve como um motor de partida e alternador

Transmissão automática testada e comprovada com uma nova configuração - Os técnicos da Mercedes-Benz também adaptaram a transmissão automática 7G-TRONIC para se adequar à tecnologia híbrida, com um software recém programado para o sistema de gerenciamento de transmissão. Uma bomba de óleo auxiliar recentemente desenvolvida garante uma lubrificação confiável da transmissão, mesmo durante as fases em que o motor de combustão é desligado.

Este complexo sistema é gerenciado pela unidade de controle de motor modificado de alto desempenho. Isso incorpora funções extensivas e distingue entre as condições de operação, tais como trânsito na cidade, percursos rurais, direção em vias expressas ou manobra lenta.

Situação híbrida mostrada no conjunto de instrumentos - O motorista é também capaz de monitorar a situação do sistema híbrido de direção de forma visual. O conjunto de instrumentos tem um painel separado, centralmente posicionado, que mostra o fluxo de energia durante as fases de impulso e recuperação, bem como a situação da carga da bateria.

Informações diretamente para o motorista

Conceito de segurança de 7 estágios além do padrão Mercedes-Benz - Como é comum na Mercedes-Benz, os engenheiros de desenvolvimento deram uma atenção muito especial aos aspectos de segurança. O know-how incorporado ao carro com produção em série incluiu longos anos de experiência em pesquisa da Daimler com tecnologia de célula de combustível. O desafio reside não apenas em cumprir com todos os requisitos em âmbito mundial para testes de impacto e questões internas, mas também garantir a maior segurança possível para os componentes elétricos.

Este sistema de segurança já é aplicado à produção e inclui pessoal de oficina durante a prestação de serviços e manutenção, e também leva em consideração os serviços de emergência quando os passageiros precisam se recuperar após um acidente.

Em conformidade, a tecnologia híbrida do S 400 HYBRID é equipada com um conceito amplo de segurança de 7 níveis.
1. No primeiro estágio, toda a fiação é codificada por cor para eliminar confusões e todos os componentes são marcados com instruções de segurança. Isso torna mais fáceis as verificações normais de qualidade.
2. O segundo estágio compreende uma proteção de contato ampla para todo o sistema por meio de um isolamento e conectores recém desenvolvidos.
3. Como parte do terceiro estágio, a primeira bateria de íons de lítio do mundo a ser usada em um modelo de produção em série ofereceu um pacote total de medidas de segurança cuidadosas. Esta bateria é acomodada em uma caixa de aço e também fica segura no local. Acomodar as células da bateria em um gel especial amortece de forma eficiente qualquer batida ou solavanco. Existe também um ventilador com um disco de ruptura e um circuito de resfriamento separado. Um controlador eletrônico interno monitora continuamente a segurança e todos os maus funcionamentos internos de sinais.
4. O quarto estágio do conceito de segurança inclui a separação dos terminais de bateria, a fiação de segurança individual para componentes de alta voltagem e o monitoramento contínuo de múltiplas chaves para travamento. Isso significa que todos os componentes de alta voltagem estão conectados por um circuito elétrico. No caso de mal funcionamento, o sistema de alta voltagem é automaticamente desligado.
5. Assim que a ignição é desligada ou caso haja um erro, os interruptores do circuito ficam ativados no quinto estágio, de forma que os componentes de alta voltagem ficam sem energia. A bateria permanece carregada de forma que o motor possa ser reiniciado a qualquer momento.
6. Durante um acidente, o sistema de alta voltagem fica completamente desligado dentro de frações de segundo (estágio seis).
7. No último e sétimo estágio, o sistema fica continuamente monitorado por curto-circuitos.
Graças às suas dimensões compactas e design modular, o peso adicional do sistema geral é de apenas 75 kg - incluindo sistemas de segurança. A experiência superior de direção pela qual a Mercedes é conhecida fica, assim, assegurada por esta tecnologia muito versátil e revolucionária que pode ser usada para praticamente todas as séries de modelos Mercedes-Benz. Com 595 kg, a carga útil é a mesma do S 350.

O sistema de gerenciamento de motor inteligente de alto desempenho responde de forma muito sensível a diferentes condições de direção e configura de maneira excepcional o sistema de direção para o aplicativo relevante, assegurando que tanto o consumo de combustível quanto as emissões sejam mantidos no nível mais baixo possível.

- Na parada, o motor a gasolina geralmente é desligado e não consome combustível algum.

- Movimentar e acelerar o carro continua sendo um procedimento confortável e suave. Quando se pisa no acelerador em uma retomada, por exemplo, o carro se beneficia da função de impulsão do motor elétrico (150 Nm instantâneos), que produz consideravelmente maior aceleração dinâmica.

- Em velocidade de cruzeiro, o sistema inteligente de gerenciamento eletrônico detecta a situação, por exemplo, em um trecho de baixo esforço e carga de aceleração e altera automaticamente o ponto de ignição do motor a gasolina para objetivar um consumo de combustível específico mais baixo.

- A função de recuperação é ativada assim que a condição é interrompida de alguma forma (pé fora do acelerador, uso do freio). Uma vez que a velocidade do veículo cai para abaixo de 15 km/h, o motor a gasolina fica automaticamente desligado.

- Se o motorista freia usando o pedal, o motor elétrico começa automaticamente a converter a energia cinética do veículo em energia elétrica. Neste caso, o motor elétrico atua como um gerador, armazenando a energia elétrica na bateria de íons de lítio. Este processo se assemelha a um efeito de freio-motor para o motorista. Os freios convencionais de disco nas quatro rodas não são empregados ainda. Eles só atuarão se o condutor necessitar de uma desaceleração mais forte, freando o carro juntamente com o freio do motor e a recuperação.

- Uma vez que o motorista seleciona a marcha-a-ré quando está manobrando, isso ativa automaticamente o modo de manobra e impede a função ECO start/stop de desligar o motor repentinamente.

- Em estradas mais sinuosas, onde há mudanças frequentes de velocidade, frenagens ou retomadas, grandes quantidades de energia de recuperação ficam disponíveis para reduzir o consumo de combustível e as emissões. Quanto mais há fases de frenagem e aceleração, melhores são os gradientes de ascendência e declínio.

- O efeito híbrido é inerentemente menos importante em vias expressas, entretanto, graças às modificações específicas do motor a gasolina V6 e à transmissão automática 7G-TRONIC, o condutor é também capaz de atingir economias significativas de combustível e emissões correspondentemente mais baixas em trechos de velocidade rápida.

O S 400 BlueHybrid é produzido na unidade de Sindelfingen, juntamente com os outros modelos S-Class. O motor à gasolina, a transmissão automática 7G-TRONIC e o motor elétrico são inicialmente colocados juntos com a forma do módulo híbrido, e então levados à linha de produção como uma unidade.

Para testar a adequação prática do sistema de direção híbrido com uma bateria de íons de lítio, os especialistas em Sindelfingen submeteram 200 exemplos de pré-series do S 400 HYBRID aos testes ampliados em todo o mundo. No processo, estes veículos de teste cobriram 10 milhões de km em calor e frio extremos, em total aceleração e em tráfego congestionado, e também vivenciaram monitoramento diário típico. Para finalizar, o sistema de direção do S 400 Hybrid provou ser robusto, eficiente e adequado, sem nenhuma objeção à operação prática.

Tecnologias modulares do carro Premium para um futuro preocupado com o ambiente - O novo S 400 Hybrid exemplifica a estratégia da Mercedes-Benz, que declarou que seu objetivo é oferecer carros premium compatíveis com o ambiente e econômicos aos clientes da marca - sem comprometimentos em termos de atributos típicos da marca, tais como segurança, conforto e prazer superior ao dirigir.

A estratégia fundamental de desenvolvimento que a Mercedes-Benz definiu em sua "Road to the Future" está focada no princípio do design modular: as tecnologias de direção modular que podem ser usadas individualmente ou combinadas, dependendo do tipo do veículo, do perfil de operação e dos requisitos do cliente são o fator fundamental.