Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Alimentação Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE UM VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Tiago Alberto Correia da Rocha Orientador Prof. Dr. Armando Luís Sousa Araújo http://www.fe.up.pt/~ee06252 tiago.da.rocha@fe.up.pt

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

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Alimentação Sistema de Tracção Objectivos 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;

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

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Tracção Sistema de Alimentação A bateria de Ni-MH 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.

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

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Tracção Sistema de Alimentação Comparação Para 75% do SOC os valores dos parâmetros do modelo: Voc=15,45V; C1=14,7F; Rs=28mΩ; R2=137mΩ R1=10mΩ; C2=1036F 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.

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

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Alimentação Sistema de Tracção Modelo de um UC Modelo do UC Ultracondensador da Maxwell BCAP 3000F Simulação do modelo do Ultracondensador da Maxwell BCAP 3000F Parâmetros Valor R1 1.38mΩ C1 1973F Cv1 240.39F R2 6.83Ω C2 592.07F Cv2 56.28F R3 17.65Ω C3 64.31F Cv3 439.2F

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

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

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

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

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

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Tracção Sistema de Alimentação Principais Conclusões Conclusões: 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.

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Tracção Sistema de Alimentação Trabalhos Futuros 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 UC’s 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.

Sistema de Alimentação VEC VEÍCULO ELÉCTRICO DE COMPETIÇÃO Sistema de Tracção Sistema de Alimentação Obrigado Obrigado pela atenção! http://www.fe.up.pt/~ee06252/ Patrocinadores