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1 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Alimentação SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE UM VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Mestrado Integrado em Engenharia.

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1 1 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Alimentação SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE UM VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Tiago Alberto Correia da Rocha Orientador Prof. Dr. Armando Luís Sousa Araújo

2 2 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sumário Objectivos O Veículo Eléctrico a Baterias Modelo do sistema de armazenamento Modelo do VEC em pista Sistema de armazenamento híbrido Sistema de Alimentação Sistema de alimentação auxiliar Conclusões Trabalhos futuros

3 3 Estado de arte dos veículos eléctricos; Modelação do sistema de armazenamento composto por baterias e ultracondensadores; Modelação do VEC em pista para extracção da energia consumida por volta; Simulação e teste de todo o sistema de armazenamento híbrido incluindo os conversores de potência; Desenvolvimento de um sistema de alimentação auxiliar; VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Objectivos Sistema de Alimentação

4 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Veículo Eléctrico a Baterias 4 Sistema de Alimentação

5 5 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção A bateria de Ni-MH Sistema de Alimentação A bateria de Ni-MH testada: Pack composto por 11 módulos; Módulo de 12 células (132 por pack); Células de 1,2V e 5,5Ah; Energia de 870Wh por pack. Resposta da tensão da bateria a uma corrente de descarga.

6 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Modelo da bateria 6 Sistema de Alimentação Modelo da bateria abordado Voc Tensão em circuito aberto; Rs Resistência série ou interna; R1C1 Malha da dinâmica rápida; R2C2 Malha da dinâmica lenta; Todos os parâmetros são em função do estado de carga (SOC). Sistema de testes à bateria

7 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Resultados dos testes 7 Sistema de Alimentação Resultados dos testes à bateria: 5 minutos de descarga; 1 hora de repouso;

8 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Comparação 8 Sistema de Alimentação Voc=15,45V; Rs=28m; R1=10m; C1=14,7F; R2=137m C2=1036F Para 75% do SOC os valores dos parâmetros do modelo: O modelo simulado corresponde à resposta da bateria na descarga. No entanto, a dinâmica da tensão no descanso atinge um erro elevado, comparado com os dados reais.

9 9 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Modelo da bateria de Ni-MH Sistema de Alimentação Novo modelo da bateria: Acrescenta uma nova malha RC que apenas actua quando a corrente é nula. Resultados do modelo muito próximos dos práticos.

10 10 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Modelo de um UC ParâmetrosValor R11.38m C11973F Cv F R26.83 C F Cv256.28F R C364.31F Cv3439.2F Ultracondensador da Maxwell BCAP 3000F Sistema de Alimentação Modelo do UC Simulação do modelo do Ultracondensador da Maxwell BCAP 3000F

11 11 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Energia em Pista Sistema de Alimentação Necessidade de modelar o VEC para o cálculo da energia dispendida numa prova. 500Wh para completar uma volta no circuito de Braga.

12 12 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Sistema híbrido de armazenamento Sistema de Alimentação O sistema híbrido de armazenamento constituído por baterias como fonte de energia e ultracondensadores como fonte de potência Topologia de conversor CC/CC utilizado

13 13 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Método de controlo Sistema de Alimentação

14 14 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Resultados Simulação Sistema de Alimentação Regeneração Tensão do barramento Corrente do inversor

15 15 VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Alimentações auxiliares Sistema de Alimentação

16 A plataforma para extracção de dados, segundo o procedimento de teste desenvolvido, permite a parametrização da bateria. O modelo de três malhas RC apresenta melhores resultados do que o de duas para a tecnologia de bateria estudada. Dos testes à bateria de Ni-MH denota-se uma elevada queda de tensão protagonizada por uma dinâmica lenta. Devido a este fenómeno, conclui-se que esta bateria de Ni-MH não é a mais indicada para o projecto do VEC. O modelo do VEC desenvolvido fornece informação da quantidade de energia necessária numa prova de competição. No caso do circuito Vasco Sameiro a energia para completar uma volta é aproximadamente 500Wh. A simulação do sistema híbrido de armazenamento permite concluir a boa estratégia de controlo da tensão do barramento cc, segundo o algoritmo de gestão de energia desenvolvido. 16 Conclusões: VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Principais Conclusões Sistema de Alimentação

17 17 Trabalhos Futuros: Integração dos efeitos da temperatura na parametrização do modelo da bateria. Parametrização da bateria segundo o novo modelo proposto. Desenvolvimento de um novo sistema de testes a baterias baseado em microprocessador. Aplicação de um banco de UCs no projecto, e a parametrização do seu modelo eléctrico. Incorporação de um sistema de tracção na simulação do sistema de alimentação desenvolvido nesta tese. Implementação prática do sistema de alimentações auxiliares no VEC. Estudo da possibilidade de ligação à rede através do conversor de tracção. VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Trabalhos Futuros Sistema de Alimentação

18 Obrigado pela atenção! 18 Patrocinadores VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO VEC Sistema de Tracção Obrigado Sistema de Alimentação


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