Mini Eléctrico O paradigma dos transportes

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Mini Eléctrico O paradigma dos transportes"

Walter da Silva do Amaral
6 Há anos
Visualizações:

1 JORTEC Jornadas Tecnológicas da FCT da UNL 2007 Mini Eléctrico O paradigma dos transportes Pedro Granchinho de Matos granchinho@ipt.pt Carlos Ferreira; Hugo Ribeiro; Bruno Brito; Fernando Pais; Luís Tagaio; Rui Santos Departamento de Engenharia Electrotécnica Escola Superior de Tecnologia de Tomar Instituto Politécnico de Tomar

Poluição (principalmente nas cidades) Efeito de estufa

2 Introdução Sustentável Revolução Industrial Não sustentável Sol (fonte primária) Combustíveis fósseis Problemas: Poluição (principalmente nas cidades) Efeito de estufa Dependência energética de outros países Diminuição das reservas de petróleo

Reservas de petróleo em Dez de 2005 (Fonte: [BP Quantifying Energy, 2006]) Forte dependência de petróleo em relação a uma concentração geográfica (Médio Oriente) USD US D 100,00 90,00 80,00 70,00

3 Reservas de petróleo em Dez de 2005 (Fonte: [BP Quantifying Energy, 2006]) Forte dependência de petróleo em relação a uma concentração geográfica (Médio Oriente) USD US D 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 100,00 10,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, º Choque petrolífero Ano 2º Choque petrolífero 0, Ano Tendência Preço do dia (USD) Preço corrigido para valores de 2005 (USD) Preço do dia (USD) Preço corrigido para valores de 2005 (USD) O período de petróleo com baixos preços (cotação entre US$10-20/barril), que aconteceu até 1970, está definitivamente superado (62,18 USD/Barril (09/05/2007)) O primeiro e segundo choques petrolíferos (anos 70) deveu-se à diminuição voluntária da oferta A escalada verificada actualmente está ligada ao aumento da demanda (China e Índia), emoldurada por choques de oferta devido a perturbações políticas

4 Transportes Em Portugal o sector dos transportes representa 33% do CO 2 (1998) Os veículos convencionais de combustão interna têm um rendimento baixo e não recuperam energia das travagens. Os veículos eléctricos e híbridos têm sido alvo de grande interesse, como uma nova solução para os transportes terrestres.

Transportes Barreiras à expansão dos veículos eléctricos: Autonomia dos veículos eléctricos Tempo de reabastecimento Estratégias: Desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia

5 Transportes Barreiras à expansão dos veículos eléctricos: Autonomia dos veículos eléctricos Tempo de reabastecimento Estratégias: Desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia eficientes (por exemplo pilhas de combustível, supercondensadores, etc.) Design atractivo Utilizar em nichos onde as suas limitações não são criticas (ex. áreas urbanas, transportes públicos, etc.)

6 Projecto O caso em análise corresponde ao desenvolvimento de um veículo eléctrico a partir de um chassis de um Mini Mecânica: Transmissão; Adaptação às estruturas; Acoplamento às rodas. Sistema Eléctrico/electrónico: Conversores DC/DC de potência; Controlo; Circuitos de protecção.

7 Mecânica Forças e movimento: FT FRT = m a Forças resistentes: F = F + F + F RT RR DA I Força de resistência ao rolamento Forças aerodinâmicas Força de inclinação F RR = f r m g F DA 1 = ρ C 2 D A f V 2 V F I = m g senθ f r Coeficiente de resistência ao rolamento ρ Densidade do ar C D Coeficiente de resistência aerodinâmico A f Área frontal do veículo V V Velocidade do veiculo

V 2 V = m dv dt V m V0 t = arctg K 2 K1 / K 2 K1 / K V O Velocidade inicial t Tempo até à

8 Mecânica Estimação experimental de F RR e F DA : F RR + F DA = K 2 1+ K2 VV F + F = 80, 79+ 0,58V RR DA 2 V Plano horizontal: F I =0 Plano horizontal : F I =0 F T F RT 0 K 1 = m a K 2 V 2 V = m dv dt V m V0 t = arctg K 2 K1 / K 2 K1 / K V O Velocidade inicial t Tempo até à imobilização do veículo 2 K 1 e K 2 são estimados através de métodos de interpolação não linear.

i η t O dimensionamento é um compromisso entre a inclinação máxima a vencer, e a velocidade

9 Mecânica Caixa de redução/motor: Dois motores: cada um actua numa das rodas Tensão (V) Corrente máxima (A) Potência máxima (kw) Velocidade rotacional (rpm) , ωm ω w = i T w = T m i η t O dimensionamento é um compromisso entre a inclinação máxima a vencer, e a velocidade máxima do veículo. Foi adoptado i=4, deste modo pode vencer inclinações de até 22% e atingir 45 km/h.

10 Sistema Eléctrico Sistema eléctrico: Baterias: de descarga profunda 6 12V/60Ah = 36V 110 Ah

11 Sistema Eléctrico Conversores DC/DC de potência em ponte completa Desafios: Correntes elevadas, potência de perdas elevadas, corrente de ondulação: Filtro indutivo: Snubbers de sobretensão:

12 Sistema Eléctrico Bateria de condensadores: para evitar sobretensões, perdas e EMI 20,000µF em cada conversor + não polarizado 0,23F, partilhados pelos dois conversores

13 Sistema Eléctrico Controlo: Controlo da corrente em cada um dos conversores por modo de deslizamento: Permite obter um controlo intuitivo do binário motriz Funciona como protecção de sobre-intensidades e limita a corrente de ondulação

14 Sistema Eléctrico Protecções e funcionamento seguro: Protecção contra sobre-intensidades Shutdown Comparator I max Power converter M Betoneira de emergência Arranque indesejável (e corrente de surto)

15 Sistema Eléctrico Testes: Operação normal: Protecção de sobre-intensidades:

16 Conclusões: Esta apresentação foca vários problemas relacionados com o projecto e concepção de um veículo eléctrico: Foram dimensionados os componentes da cadeia de tracção, com o propósito de o veículo satisfazer as especificações, no que respeita à inclinação máxima a vencer e à velocidade máxima a atingir. Foram desenvolvidos conversores DC/DC para a potência em causa, o que implicou a resolução de diversos problemas. Com o objectivo de obter um sistema seguro, foram identificadas várias situações potencialmente perigosas e as respectivas soluções desenvolvidas.

17 A Equipa Muito obrigado pela vossa atenção Filme

Documentos relacionados

ANEXO 15- CARACTERÍSTICAS DE VEÍCULOS ELÉCTRICOS

ANEXO 15- CARACTERÍSTICAS DE VEÍCULOS ELÉCTRICOS 210 Conteúdo 1 Características de veículos eléctricos... 211 1.1 Força de tracção... 211 2 Obras Citadas... 215 1 Características de veículos eléctricos