CE VeiculoEletrico

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1

Veculo Eltrico

Duarte Mesquita Sousa

Instituto Superior Tcnico

Universidade Tcnica de Lisboa

Portugal

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2

Introduo

Constituio

Armazenamento de energia

Motores eltricos

Conversores eletrnicos

Modos de carregamento

Sistemas auxiliares

Legislao e normalizao

Tpicos

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3

Exemplos de veculos eltricos

Fontes: www.mitsubishi-motors.pt/; www.renault.pt; www.teslamotors.com; www.nissan.pt; www.opel.pt; www.alstom.com; www.siemens.com;

www.tecnobus.it; www.electric-bikes.com/; solarimpulse.com; ecoble.com; http://www.bateau-electrique.com/.
http://www.mitsubishi-motors.pt/http://www.mitsubishi-motors.pt/http://www.mitsubishi-motors.pt/http://www.renault.pt/http://www.teslamotors.com/http://www.nissan.pt/http://www.opel.pt/http://www.alstom.com/http://www.siemens.com/http://www.tecnobus.it/http://www.electric-bikes.com/http://www.electric-bikes.com/http://www.electric-bikes.com/http://www.solarimpulse.com/http://www.ecoble.com/http://www.bateau-electrique.com/http://www.bateau-electrique.com/http://www.bateau-electrique.com/http://www.bateau-electrique.com/

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4

Tipos de veculos eltrico

Veculo elctrico - VE

Veculo eltrico a baterias - BEV

Veculo eltrico de recarregamento pela rede - PEV

Veculos eltricos de vizinhana NEV

Veculo eltrico hbrido - HEV

Veculo eltrico hbrido de recarregamento pela

rede - PHEV

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5

Energia e potncia (1)

Para alterar o movimento de um objeto necessrio

aplicar uma fora

fora = massa acelerao

Sempre que uma fora aplicada para mover um

objeto est a ser fornecida energia

energia = fora distncia

A potncia a taxa, ou o ritmo, a que energia

convertida de uma forma para outra ou transferida de

um local para outro

Um Watt corresponde transferncia de um Joule

num segundo

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6

Energia e potncia (2)

A energia a potncia usada num determinado

perodo de tempo

- Uma carga de potncia igual a 1 kW a

consumir energia durante uma hora consome

1 kWh de energia

Em qualquer transformao de energia, de uma

forma para outra, a quantidade total de energia

envolvida permanece inalterada

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7

Formas de energia

Armazenvel / No armazenvel

Primria / Final

Renovveis / No renovveis

Unidades

- J, kWh, kcal, tep

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8

Veculo Eltrico

Constituio

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9

Cadeia de trao (1)

Motor Eltrico

Sistema de armazenamento

de energia

Conversor Eletrnico

Conversor Eletrnico

Bateria(auxiliar)

Outros componentes do VE

Rede Eltrica/Fonte de energia

Sistemas auxiliares/Sinalizao

Navegao (GPS,)

Comunicaes, GSM,

Carregador/Posto de carregamento

()

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10

Cadeia de trao (2)

Os veculo elctrico podem no

ser 100% elctricos!

Existem cadeias de trao que

so hbridas.

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11

Veculos hbridos

O motor a gasolina pode ser desligado sempre

que o carro pare, encoste ou trave, sem que os

dispositivos eletrnicos deixem de funcionar.

O motor pode ser arrancado rapidamente sem

grande poluio.

O motor eltrico pode recuperar energia da

travagem e desacelerao.

O que significa PHEV-20?

E PHEV-32km?

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12

Vantagens dos veculo eltricos

Eficincia energtica

Reduo das emisses de gases estufa

Custos de Operao

Tecnologia veculo-rede

Carregamento no domiclio ou no local de

trabalho

Flexibilidade de combustvel

Produo de energia elctrica em casa

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13

Desvantagens dos veculo eltricos

Embora os PHEVs reduzam o consumo de gasolina, pode no significar a reduo da emisso de gases estufa.

O custo da aquisio de um veculo PHEV bastante elevado.

As baterias mais vulgares so pesadas e de grande dimenso.

Requer implementao e disponibilizao de locais para recarregamento.

Aumento do consumo de energia eltrica.

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14

Mdulos eletrnicos

Fonte: EDN Europe, Issue 7, July 2012, www.edn-europe.com

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15

Veculo Eltrico

Armazenamento de

energia

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16

Principais formas de armazenamento

de energia (1)

Baterias

Pilhas de combustvel

Volantes de inrcia

Condensadores/ Supercondensadores

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17

Principais formas de armazenamento

de energia (2)

Flywheel

Fonte: Review of Battery Systems for Electrically Powered Vehicles", D. V. Ragone, SAE

paper 680453, 1968

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18

Baterias usadas em veculos eltricos (1)

Uma bateria um dispositivo eletroqumico,;

Uma bateria armazena energia.

A bateria de um veculo eltrico geralmente

recarregvel.

No caso dos automveis somente a gasolina ou a

gasleo, a bateria do carro usada para alimentar o

motor de arranque, as luzes e o equipamento eletrnico.

Descarga Carga

Fonte: wikipedia.org

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19


- cido - chumbo

- Nquel - hidreto metlicos

- ltio: ies e polmero

- nano titanato

- Nquel cdmio

- Zebra (Sdio Cloreto de nquel)

Fontes: www.panasonic.pt; www.autosil.pt; www.varta.pt; www.varta-automotive.com;

www.altairnano.com.
http://www.panasonic.pt/http://www.autosil.pt/http://www.varta.pt/http://www.varta-automotive.com/http://www.varta-automotive.com/http://www.varta-automotive.com/http://www.altairnano.com/

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20


Fonte: International Energy Agency, Technology Roadmaps: Electric and Plug-in Hybrid

Electric Vehicles, 2009, p. 12. (Original source: Johnson Control SAFT 2005 and 2007.).

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21


O comportamento de uma bateria no linear e

varia pelas seguintes razes:

Estado de carga (SOC)

Capacidade de armazenamento da bateria

Taxa de carga/descarga

Temperatura

Idade da bateria

Reaces qumicas secundrias que se do

internamente

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22


Fonte: A. Roque, Master Thesis, IST/TU Lisbon, 2001.

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23


Fonte: A. Roque, Master Thesis, IST/TU Lisbon, 2001.

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24

Baterias parmetros principais

Valor nominal de ampere-horas [Ah]

Valor da corrente de arranque a frio [A]

Valor nominal da capacidade de reserva

[minutos]

Valor nominal de Watt -horas [Wh]

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25

Baterias modelo elctrico (1)

O modelo mais simples que se pode apresentar,

consiste numa fonte de tenso ideal (E0) e de uma

resistncia (rbat) que limita a corrente de sada da

bateria (Ibat) :

Ibat

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26

Baterias modelo elctrico (2)

O modelo de Thevenin da bateria, que consiste numa

fonte de tenso ligada em srie (E0) com uma

resistncia (rbat) e o paralelo de uma resistncia (r0) e

um condensador (C0):

rbat resistncia do caminho metlico dentro da bateria, incluindo os terminais da clula,

elctrodos e interconeces, mais a resistncia do caminho que passa pelo eletrlito incluindo o

separador.

C0 capacidade dos eltrodos em paralelo que formam a clula.

r0 resistncia interna, e causado pelo contacto no linear entre o eltrodo e o eletrlito.

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27

Supercondensadores (1)

Os supercondensadores (ou

ultracondensadores) tm uma

densidade energtica muito

superior aos condensadores.

Fontes: www.abb.com; www.elna.com.
http://www.abb.com/http://www.elna.com/

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28


Principais caractersticas:

Densidade de potncia elevada

Reduzida resistncia srie

Ciclos de carga/descarga ilimitados

Baixa tenso nominal

A energia utilizvel 75% do total armazenado

Integrao com fontes de energia principais

Fornecimento de picos de potncia pedidos

pela carga

Fo

nte

: w

ww

.eln

a.c

om.
http://www.elna.com/

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29


Os supercondensadores quando associados (banco de

supercondensadores) permitem:

Alcanar valor de tenso nominal mais elevado

Ligao de elementos em srie

Ajustar o valor de capacidade

requerido pelo sistema

Ligao de elementos em paralelo

Necessitam de circuitos de

balanceamento de tenso

Fonte: www.elna.com.

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30


Banco de supercondensadores da Honda

Capacidade at 5000 F

Densidade de energia: 0,5 10 Wh/Kg

Densidade de potncia: 6kW/Kg a 95% de

rendimento F

on

te: w

orld

.ho

nd

a.c

om.

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31


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32

Supercondensadores caractersticas

principais (1)

Energia disponvel (Edisp):

Corrente nominal (IN)

Corrente mxima (IMAX)

UCEdisp2

2

1

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33

Supercondensadores caractersticas

principais (2)

Caracterstica: tenso vs. Estado de carga (SOC):

Os supercondensadores e as baterias so sistemas que se

complementam enquanto que a bateria fornece energia a uma

carga o supercondensador fornece potncia. Fontes: J. Simes; M. Carreira, TFC, IST, 2005.

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34

Pilhas de combustvel (1)

Uma PILHA DE COMBUSTVEL um

dispositivo que converte energia qumica de um

combustvel (hidrognio, gs natural, metanol,

gasolina, ) e um oxidante (ar ou oxignio) em

energia eltrica.

Fonte: wikipedia.org Fontes: Ac. Energia/ IST;

www.ballard.com.

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35


COMBUSTVEIS:

- hidrognio

- nitrognio

- CO

- CH4

Fonte: fuelcelstore.com

Fonte: wikipedia.org

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36


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37

Pilhas de combustvel - constituio

Fonte: http://www.jari.or.jp

Pilha

ClulaAr

Hidrognio

Separador

Separador

Eltrodo H2 (catalizador)

Eltrodo Ar (catalizador)

Filme eletrlito

Hidrognio

Hidrognio

Ar (oxignio)

Ar e gua

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38

Pilhas de combustvel caracterstica

tenso vs. corrente

Fonte: A.J. Appleby, F.R. Foulkes, Fuel Cell Handbook, Van Nostrand Reinhold, New

York, NY, 1989.

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39

Pilhas de combustvel - classificao

As pilhas de combustvel so classificadas de

acordo com o eletrlito.

Existem para aplicaes de pequena potncia como

um telefone celular (0,5 W), ou

de grande potncia como uma

central elctrica (10 MW).

Alkaline Fuel Cell (AFC)

Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)

Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)

Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)

Regenerative Fuel Cells (RFC)

Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC) Fo

nte

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ttp:

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nz.c

om

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40

Pilhas de combustvel funcionamento (1)

Fonte: http://www.fctec.com/fctec_howorks.asp

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41

Pilhas de combustvel funcionamento (2)

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42

Volantes de inrcia

Os volantes de inrcia so sistemas complexos onde

a energia armazenada mecanicamente (energia

cintica).

A energia trocada com o volante de inrcia atravs

de uma mquina elctrica

(motor/gerador).

Fonte: Schouler, Adrien; Sapin, Julien; Kluyskens, Virginie; Labrique, Francis; Dehez,

Bruno; Study and control of magnetic bearing for flywheel energy storage

System, POWERENG07 Conference, 2007.

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43

Volantes de inrcia aplicaes (1)

Veculos elctricos:

elimina os picos de corrente

ajudam a prolongar a vida das baterias

Geradores elicos:

compensa as oscilaes do vento e variaes de

tenso e frequncia da rede eltrica.

Fonte: http://www.nasa.gov

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44

Volantes de inrcia aplicaes (2)

Sistemas fotovoltaicos

prolonga a utilizao destes sistemas em horas

em que no existe radiao solar

UPS Sistemas de alimentao ininterruptos

Aplicaes aeroespaciais

Fonte: http://www.nasa.gov

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45

Veculo Eltrico

Motores elctricos

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46

Motores Eltricos

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47

Motores eltricos utilizados nos veculos

eltricos

Corrente contnua:

- excitao srie

- excitao independente

Corrente alternada:

- motor assncrono (induo)

- motor sncrono

- rotor bobinado - manes permanentes (sem escovas brushless)

- motor de relutncia

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48

Dimensionamento dos motores

Potncia, P (W)

Binrio, T (Nm)

Velocidade angular, (rad/s)

TP

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49

Motor assncrono (induo) - vantagens

- construo simples, robusto, de baixo

custo e pouca manuteno.

- velocidade mxima de rotao.

- permite obter cadeias de traco

compactas e de elevado rendimento.

- os conversores eletrnicos (tenso e

frequncia variveis) que lhe esto

associados so eficientes.

Fonte: Ac. Energia/ IST.

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50

Motor assncrono (induo) -

desvantagens

- controlo de velocidade complexo (nomeadamente a baixa velocidade).

- custo dos sistemas de controlo.

- funcionam com fluxo constante (o que impede o enfraquecimento de campo para que possam operar a potncia constante).

- o conjunto motor + controlador uma soluo dispendiosa.

Fo

nte

: A

c. E

ne

rgia/

IS

T.

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51

Motores sncronos (manes

permanentes brushless - vantagens

- rendimento elevado.

- comportamento trmico (induzido no estator

facilita a evacuao de calor).

- inrcia menor do que a de outros motores

(menos peso, nomeadamente devido ao uso de

manes).

- ausncia de contactos eltricos mveis.

- velocidade mxima de rotao.

- compacta.

Fonte: www.alstom.com

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52

Motores sncronos (manes permanentes

brushless - desvantagens

- manes caros e que perdem as

caractersticas magnticas com o aumento

da temperatura.

- o motor + controlador constitui uma

soluo dispendiosa

- operam a fluxo constante

Fonte: www.alstom.com

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53

Motores de corrente contnua -

vantagens

- bom desempenho para binrios

elevados.

- gama de variao de velocidade

- sistemas de controlo relativamente

simples.

Fonte: Ac. Energia/ IST.

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54

Motores de corrente contnua -

desvantagens

- desgaste e manuteno das escovas e

coletor.

- a estrutura do rotor limita a velocidade

mxima.

- perdas elevadas no rotor (dificulta a

evacuao de calor influenciando o

comportamento trmico).

Fonte: AC. Energia/ IST.

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55

Motor de relutncia - vantagens

- estrutura simples e compacta.

- gama de controlo de binrio ampla e velocidade

mxima elevada.

- robusto e no requer praticamente manuteno.

- produz binrios elevados a velocidades baixas

(ideal na traco eltrica).

- inrcia baixa e com densidade de binrio elevada

(o que permite acelerar e trava o veculo de forma

rpida).

- permite eliminar a caixa de velocidades.

- custo e eficincia.

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56

Motor de relutncia - desvantagens

- so ruidosos.

- no existem (ainda) em grande nmero.

Fonte: http://www.srdrives.com/technology.shtml

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57

Motor de um kart elctrico -

caractersticas

- Funcionamento para nveis de tenso baixos

- Elevada potncia especfica

- Robusta e de fcil comando

- Marca: Lynch

- Tipo: Mquina CC de magnetos permanentes

- Potncia disponvel: 10,3 kW (60 V, 200 A)

- Velocidade nominal: 3500 rpm

- Rendimento nominal: 86 %

- Peso: 11 kgf

Fontes: AC. Energia/IST;

http://www.lmcltd.net.

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58

Motor de um kart elctrico videos (1)

Fontes: AC. Energia/IST; A. Roque.

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59

Motor de um kart elctrico videos (2)

Fontes: AC. Energia/IST; A. Roque.

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60

Motor na roda - vantagens

- no necessitam de transmisso, veio de

transmisso, diferencial e eixos.

- a mudana de velocidade feita com o motor.

- peso e volume do motor (menores).

- controlo individual de cada motor (melhora

desempenho).

Fonte: www.michelin.com

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61

Motor na roda - desvantagens

- cablagem de alta tenso em constante

movimento.

- montagem das partes mecnicas com requisitos

elevados.

- segurana.

- custo.

Fonte: http://jcwinnie.biz

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62

Veculo Elctrico

Conversores

eletrnicos

Portflio

63

Principais tipos de conversores

eletrnicos usados na trao eltrica

Conversor AC/DC

- usado no carregamento de baterias, por

exemplo.

Conversor DC/DC

- usado para alimentar motores de corrente

contnua, por exemplo.

Conversor AC/DC/AC

- usado na alimentao de motores de corrente

alternada (sncronos e assncronos), por exemplo.

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64

Conversores AC/DC para carregamento

de baterias

Dodo

Rede AC

Resistncia

Bateria

Transformador

Carregador de bater ia simples

Dodo

Rede AC

Bobine

Bateria

Transformador

Carregador de bater ia com

indutor em sr ie

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65

PCB do controlo do motor/conversor

eletrnico


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66

Veculo Eltrico

Modos de

carregamento

Portflio

67

Pontos de carregamento

Sistema central

- Telecomunicaes

- Controlo

- Computadores

- ()

Portflio

68

Tipos de carregamento

1.Carregamento

Domstico

2. Carregamento

3. Carregamento

Potncia Mxima 3,7 kW At 22/43 kW At 240 kW (DC)

At ~220 kW (AC)

Durao

da carga

10 kWh ~ 3h 15-30 min < 5 min

20 kWh ~ 5,5 h 30-60 min ~ 5 min

30 kWh ~ 11 h 60-120 min ~ 10 min

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69

Carregamento Modo 1: Fixo,

tomada/ficha no dedicada (1)

Ligao do VE rede de alimentao utilizando

tomadas normalizadas de corrente at 16A , com

terra de proteo (ou seja tomadas domsticas ou

industriais da norma EN60309).

A utilizao do modo 1 de carga depende da

presena de um dispositivo de corrente residual

(RCD) no lado da rede de alimentao (< 30 mA).

Domstica 16 A

Monofsica com terra

Industrial IEC 60309 16 A

Monofsica com terra

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70

Carregamento Modo 1: Fixo,

tomada/ficha no dedicada (2)

Fonte: www.volvo.com; C. Casimiro.
http://www.volvo.com/

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71

Carregamento Modo 2: Tomada/ficha no

dedicada com dispositivo de proteo

incorporado no cabo (1)

Modo de carregamento desenvolvido que permita que um

veculo que carregue em modo 3, carregue tambm a partir

de uma tomada domstica ou industrial.

Para tal o cabo de carregamento apresenta uma funo de

controlo de piloto desde o veculo at caixa de comando

(ICCB) localizada numa extremidade do cabo. ICCB

Fonte: www.nissan.com; C. Casimiro.
http://www.nissan.com/

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72

Carregamento Modo 2: Tomada/ficha no

dedicada com dispositivo de proteo

incorporado no cabo (2)


Portflio

73

Carregamento Modo 3: Fixo, tomada/ficha

dedicada com dispositivo de proteco

incorporado no cabo

O veculo elctrico ligado rede de alimentao

monofsica ou trifsica com uma tomada e ficha

dedicada. Apresenta a funo de piloto de controlo

para segurana.

Funo de piloto de controlo:

Verificar se a conexo est correta

Verificar a continuidade da terra de proteo

Energizao e corte de tenso em no

utilizao

Desconexo da tomada em no conexo

Comunicao da capacidade mxima de

corrente eltrica

Exclusividade de carregamento num veculo

em modo

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74

Fichas e Tomadas

Modo 3: Fichas

e Tomadas

Tipo 1

Yazaki

Tipo Mennekes Tipo 3

Scame

N. Fases Monofsica Monofsica/trifsica

Monofsica/trifsica

Corrente 32 A 70 A (Monofsica)

63 A

32 A

Tenso 250 V 500 V 500V

N. Pinos 5 (Fase, Neutro,

Terra, Detector de

insero e Piloto de

controlo)

7 (3 Fases, Neutro,

Terra, Detector de

insero e Piloto de

controlo)

5 ou 7 (1 ou 3 Fases,

Neutro, Terra,

Detector de insero

e Piloto de controlo)

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75

Carregamento Modo 4: Modo de

carregamento externo em CC (1)

O veculo eltrico ligado indirectamente

rede de alimentao atravs de um carregador

externo em CC que fornece energia diretamente

ao veculo eltrico. Apresenta a funo de

piloto de controlo para segurana.

O sistema mais vulgarizado

para este modo nipnico:

CHAdeMO

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76

Carregamento Modo 4: Modo de

carregamento externo em CC (2)


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77

Veculo Eltrico

Sistemas auxiliares

Portflio

78

Conduo autnoma (1)

Veculo sem condutor

Viso (cmaras dianteira e traseira)

Sensores

Computadores

Comunicaes com um sistema

centralizado de comando

()

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79

Conduo autnoma (2)

Portflio

80

Conduo autnoma (3)

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81

Computador de bordo (1)

Os computadores de bordo desempenham uma funo

de monitorizao de diversos parmetros do veculo.

- sensores de oxignio, presso do ar, temperatura do

ar, temperatura do motor, posio do acelerador de

ignio, etc.

Permite controlar as emisses, injectores de

combustvel, velocidade,

Fornece informao ao condutor

Fonte: http://www.ford.com

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82

Computador de bordo (2)

airbags

controlo da caixa automtica (nos veculos com

esta funcionalidade)

sistemas de travagem (ABS, ESP)

controlo de velocidade/cruise control

chave inteligente

bancos e espelhos que se adaptam fisionomia do

condutor (e passageiros) com memorizao dos

parmetros

temperatura no interior de habitculo (zonal)

()

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83

Sistemas de apoio travagem (1)

O sistema de travagem ABS (Anti-lock Braking System)

evita que a(s) roda(s) bloqueie(m) quando o pedal de

travagem pisado com fora e entre em derrapagem

(sensor tipo magnetoresistivo ou de efeito Hall). Evita que

o veculo fique sem aderncia ao piso.

O atrito esttico relevante para o funcionamento deste

sistema.

Os pneus tm uma funo relevante num veculo

O ABS em conjunto com os pneus permitem melhoras a

Distncia de paragem vs. Velocidade

Portflio

84

Sistemas de apoio travagem (2)

O ESP (Electronic Stability Program) um sistema de controlo

de estabilidade dinmica em situaes em que o carro tende a

fugir de traseira ou de frente, falta de traco ou redues de

velocidade bruscas. Atua diretamente nas rodas consoante o tipo

de ocorrncia.

O ESP no atuado pelo condutor e pode entrar em

funcionamento mesmo que o pedal do travo no seja atuado.

Outros sistemas:

Controlo de trao inteligente

Sistema de assistncia ao arranque em rampa

Sistema de guarda lateral

Controlo de velocidade adaptativo

()

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85

Detetor de pees e travagem automtica

de emergncia (1)

radares

cmaras

- evita atropelamentos at 35 km/h

- diminui a gravidade do acidente at aos 80 km/h

- no atua acima dos 80 km/h

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86


de emergncia (2)

Detectores de pees baseados

em viso auxiliam conduo

por humanos mas podem ser

usados por automveis

autnomos

Radar / laser range finder

usado para deteco de

obstculos em geral (outros

carros, objectos no cho,

pessoas)

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87


de emergncia (3)

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88

Mobilidade abastecimento de energia

Um dos desafios atuais associado aos veculos eltricos

so as solues para o abastecimento de energia:

- postos de abastecimento

- tomadas/fichas/conetores

- tempo de carga

- localizao dos postos

Algoritmos

Comunicaes

Redes de energia e telecomunicaes

Centro(s) de apoio

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89

GPS (1)

GPS - Global Positioning System

O GPS um sistema de navegao por satlite

baseado no espao eu fornece a localizao e o

tempo quaisquer que sejam as condies

climatricas e em qualquer local terrestre ou

prximo da Terra que possa ser visto por quatro ou

mais satlites GPS.

Portflio

90

Os satlites transmitem continuamente mensagens

contendo:

instante de tempo da transmisso da mensagem;

posio orbital do satlite.

A determinao da posio feita por triangulao,

i.e., por comparao relativa das distncias do

receptor aos satlites.

O erro no relgio do receptor introduz um erro na

determinao da posio.

GPS (2)

Portflio

91

O erro depende da preciso do relgio.

GPS (3)

[Fonte: Kowoma, 2009]

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92

Com visibilidade a 4 satlites, consegue-se uma

localizao com um erro de ~10 m.

A visibilidade a 3 satlites aumenta o erro

substancialmente.

A utilizao do GPS est restrita a locais com boa

visibilidade, i.e.:

no funciona em ambientes interiores;

tem problemas em ruas estreitas.

GPS (4)

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93

Na grande maioria dos dispositivos actuais, usa-se

o A-GPS (Assisted-GPS), que combina o GPS com

as redes celulares (geralmente, usando os tempos

de propagao).

O erro de localizao varia entre 10 e 200 m.

A-GPS

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94

GPS - funcionalidades

Localizao

escola de rota

velocidade mxima

informao variada sobre o local

acesso internet

multimdia

()

Fonte: http://thecustomizewindows.com

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95

Bluetooth

O Bluetooth uma especificao para redes sem

fios que permite conetar e trocar informaes entre

dispositivos eletrnicos, como por exemplo,

telemveis, computadores ou impressoras atravs de

uma frequncia de rdio de curto alcance

globalmente no licenciada e segura.

Funcionalidades num automvel:

telemvel

multimdia

()

Fonte: http://www.parrot.com

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96

Telemvel (GSM)

O Sistema Global para Comunicaes Mveis

(GSM) uma tecnologia de telecomunicaes

mveis e o padro mais utilizado em telemveis.

Parmetros/especificaes:

- banda de frequncia

- capacidade de transmisso de dados

GSM 900; GSM 1800

Portflio

97

Comunicaes mveis num veculo

eltrico

telemvel integrado.

transmisso de dados.

- localizao

- pontos de interesse

- posto de abastecimento

comando remoto

- climatizao

- carga e descarga dos sistemas de

armazenamento de energia (V2G, G2V, V2I)

()

Portflio

98

Sensores (1)

Os automveis (eltricos ou no) possuem inmeros

sensores dos quais depende o funcionamento do

veculo e/ou auxiliam o condutor.

Num veculo autnomo (sem condutor) os sensores

so fundamentais para que o veculo circule de forma

adequada

Experincias em curso

Portflio

99

Sensores alguns exemplos

estacionamento

chuva

detetor de pees

presso dos pneus

temperatura dos pneus

chave inteligente

sensores de estacionamento

medio do curso da suspenso (LVDT linear

variable differential transformer, por exemplo)

()

Portflio

100

As aplicaes englobam os mais variados sectores:

sade,

ambiente,

transportes,

entretenimento,

militar,

industrial,

comercial,

Sensores - Aplicaes

Portflio

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Sensores - Video

Portflio

102

Sensores algumas notas

Necessitam de ser alimentados/estimulados

consomem energia

processamento da informao

qualidade do sinal

tratamento do sinal

agregao de dados entre sensores

Redes de sensores redes distribudas

CAN bus (Controller Area Network) sistema de

comunicaes padronizado e projetado para que os

microcontroladores e dispositivos de um veculo possam

comunicar entre si sem o auxlio de um computador principal.

Portflio

103

As redes de sensores podem ser com ou sem fios,

tendo princpios de funcionamento diferentes.

As redes podem ser:

Terrestres;

Mveis;

Subterrneas;

Submarinas.

As redes podem efectuar:

Monitorizao de parmetros;

Seguimento de objectos, pessoas ou animais.

Redes de Sensores (1)

Portflio

104

Existem vrios sistemas e normas para as redes de

sensores (as mais usadas, nos sistemas sem fios,

so baseadas em ZigBee ou Bluetooth).

As redes de sensores sem fios podem funcionar em

vrias bandas de frequncias. Normalmente, usa-

se bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical),

que podem ir de 7 MHz a 24 GHz.

Redes de Sensores (2)

Portflio

105

A localizao dos sensores pode levantar vrios

problemas, dependendo das aplicaes:

ligao rede;

obteno da informao.

O sincronismo da informao pode ser essencial:

na transmisso da informao;

para poupar energia.

A rea de cobertura dos sensores :

pode ter implicaes econmicas;

est dependente do sistema e da frequncia.

Problemas e Desafios (1)

Portflio

106

A compresso e agregao de dados permite

aumentar:

a fiabilidade da transmisso;

a quantidade da dados transmitida.

A segurana um dos aspectos importantes, devido :

integridade dos dados;

deteco indevida da informao.

Problemas e Desafios (2)

Portflio

107

As redes terrestres colocam problemas de:

optimizao do custo da informao;

encaminhamento da transmisso;

Redes Terrestres

[Fonte: U. Melbourne, 2008]

Portflio

108

As redes mveis colocam problemas de:

gesto de mobilidade;

manuteno da ligao.

Redes Mveis

[Fonte: MIT, 2005]

Portflio

109

As redes subt./subm. colocam problemas de:

instalao e manuteno;

atenuao dos sinais;

consumo de energia.

Redes Subterrneas e Submarinas

[Fonte: Libelium, 2011]

Portflio

110

Cidades Inteligentes!

As Cidades Inteligentes atuam em:

informao pblica e formao;

avisos de emergncias;

sade, incluso, e vivncia

assistida;

sistemas inteligentes de

transportes;

ambiente, eficincia energtica,

e redes inteligentes de energia.

(colourdesign, 2010)

(photoaki, 2010)

Portflio

111

Sistemas Inteligentes de Transportes

Identificaram-se as reas

seguintes:

gesto de trfego urbano e

sub-urbano,

gesto eficiente de viagens,

servios de

comunicao

(V2V e V2I),

prosumidores

mveis.

(

I

D

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0

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(

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(

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0)

(webcredible, 2010)
http://www.google.pt/imgres?imgurl=http://www.idrc.ca/uploads/user-S/11476980283traffic.jpg&imgrefurl=http://www.idrc.ca/en/ev-97409-201-1-DO_TOPIC.html&usg=__jxzOmGMBaVG_z_7BcrQnufr7Q7Y=&h=404&w=600&sz=48&hl=pt-PT&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=eSJJik80WXQn6M:&tbnh=91&tbnw=135&prev=/images?q=urban+traffic&um=1&hl=pt-PT&sa=N&rlz=1T4GZAZ_pt-PTPT380PT381&tbs=isch:1http://www.google.pt/imgres?imgurl=http://japan.automk.com/media/2007/07/wireless_car.jpg&imgrefurl=http://japan.automk.com/thread-53044-1-6.html&usg=__HHsFomnSRnr8Nw5tFFtBJIR-tPY=&h=315&w=450&sz=95&hl=pt-PT&start=3&um=1&itbs=1&tbnid=rd70mM-WoiY19M:&tbnh=89&tbnw=127&prev=/images?q=V2V&um=1&hl=pt-PT&sa=G&rlz=1T4GZAZ_pt-PTPT380PT381&tbs=isch:1

Portflio

112

Ambiente e Eficincia Energtica

Identificaram-se as reas

seguintes:

integrao em infraestruturas,

redes inteligentes,

processos inteligentes,

dispositivos

inteligentes.

(

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e

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(allthingsgreen, 2010)

Portflio

113

PCB do interface com a bateria com

sensores de tenso e temperatura


Portflio

114

Veculo Eltrico

Legislao e

Normalizao

Portflio

115

Estrutura de normalizao

Portflio

116

Pilares da normalizao de um veculo

eltrico

Portflio

117

Prioridades normativas

Baterias: segurana e proteo das instalaes

(postos de recarga e estaes de substituio)

Comunicao entre o veculo e os postos de

carregamento

Tipo de veculo e respectivos requisitos

Requisitos dos postos de carregamento/tipo de

carregamento

Interoperabilidade e conetividade (bateria, posto de

recarga, veculo, rede eltrica,)

Compatibilidade eletromagntica

Portflio

118

Atividades normativas

Harmonizao de termos e definies

Coordenao/articulao das atividades de

normalizao

Harmonizao de normas (internacional)

Co-operao entre CTs, legislador/regulador,

(terminais, fabricantes, etc)

Portflio

119

Bibliografia

[1] Chan C. C., Alain Bouscayrol and Keyu Chen: Electric, Hybrid, and Fuel-Cell Vehicles: Architectures and Modeling, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 59, No. 2, pp. 589-598, February 2010.

[2] Emadi A., Young Joo Lee, K. Rajashekara: Power Electronics and Motor Drives in Electric, Hybrid Electric, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles; IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume 55, Issue 6, pp. 2237-2245, June 2008.

[3] Linen, D.; Thomas, R.; The Handbook of Batteries, Third Edition, Macgraw Hill, 2004.

[4] Kiehne, H.A.; Battery Technology Handbook, Second Edition, Marcel Dekker Inc, 2003.

[5] Toliyat, Hamid A.; Kliman, Gerald B.; Handbook of electric motors, 2nd edition, Pag. 73-74, 2004.

[6] Fitzgerald, A.; Kingsley, C.; Umans, S.; Electric machinery, McGrawHill, New York, 1991.

[7] N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins: Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 3rd Ed., Wiley, 2002.

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