Monitorização do desempenho energético de um veículo híbrido Lexus

Mestrado em Engenharia MecânicaAs preocupações ambientais conjuntamente com a dependência energética da nossa sociedade levam a que o sector dos transportes seja aquele em que os países estão a focar a sua atenção de maneira a reduzir o impacto energético e ambiental do mesmo, de maneira a tornar a mobilidade mais sustentável. Uma das soluções passa por uma política integrada em matéria de energia e alterações climáticas, surgindo, além de outras medidas o Protocolo de Quioto e a aposta dos construtores e Governos em combustíveis alternativos e novas tecnologias de propulsão. Surgem então os veículos híbridos que, ao reunir o motor de combustão interna com um ou mais motores eléctricos conjuntamente com sistemas de gestão do motor e de aproveitamento de energia, apresentam um novo modo alternativo de locomoção, com consumos energéticos reduzidos. No entanto, devido à falta de conhecimento desta nova tecnologia, são várias as dúvidas dos consumidores no que toca à aquisição destes veículos. O presente trabalho propõe-se em analisar o desempenho de um veículo híbrido Lexus RX 400h através de medições experimentais em estrada, registando os consumos e avaliando o funcionamento do sistema híbrido em diversas situações de condução. Os ensaios efectuados pretenderam representar o maior número de circunstâncias a que um veículo está sujeito numa condução normal. As condições analisadas foram: arranques e paragens sucessivos a baixas velocidades (o chamado “pára-arranca”), três perfis de velocidade (50 km/h, 90 km/h e 120 km/h) para três tipos de condução (suave, intermédia e agressiva), simulação de uma passagem por uma faixa “Via- Verde” igualmente para os três tipos de condução, bem como a circulação numa rotunda com e sem paragem antes de entrar na mesma. Todos estes resultados foram comparados com o Toyota Prius, tendo em conta a diferença entre os dois. O veículo foi também comparado em termos de consumos com veículos ligeiros convencionais semelhantes, a gasolina e a gasóleo. Os resultados obtidos demonstram a vantagem que este tipo de tecnologia tem ao circular nos meios urbanos. Nas situações de pára-arranca o motor de combustão não entrou em funcionamento, bem como nas situações de velocidade constante baixa (50 km/h e 60 km/h ao passar na faixa “Via- Verde”). Foi também demonstrada a ajuda importante que os motores eléctricos fornecem nas acelerações, bem como do sistema de regeneração de energia no carregamento das baterias. Quando comparado com veículos similares convencionais, o Lexus RX 400h apresenta um consumo combinado inferior entre os 1,2% e os 60%, tendo em conta os valores oficiais das marcas. ABSTRACT: The environmental concerns as well as the energy dependency of our society leads to the fact that the transportation sector is the one where the attention should be focused, in order to reduce its energetic and environmental impact. One of the solutions goes in the direction of an integrated policy in energy and climate change, such as, for instance, the Quioto Protocol and the effort of both manufacturers and governments to develop and apply alternative fuels and new propulsion technologies. This is where hybrid technology appears, combining an internal combustion engine with one or more electric engines, along with an engine management and an energy recovering system; this technology presents a new type of propulsion with the aim of reducing energy consumption. However, due to the lack of information about this new technology, there are several questions from the consumers’ side when they need to decide if they should buy one of these vehicles. This Thesis has the main purpose of analyzing the performance of the hybrid vehicle Lexus RX 400h through experimental on-board measurements, recording its energy consumption and evaluating the performance of the hybrid system in different driving conditions. The performed tests tried to cover the highest number of circumstances of normal driving situations. The analyzed conditions were: successive stop and go cycles at low speeds (quite common on traffic interruptions), three speed profiles (50 km/h, 90 km/h and 120 km/h) for three types of driving (calm, intermediate and aggressive), simulation of the speed profile in a “Green Lane” of a toll facility using the same three patterns, as well as in a roundabout (with and without a stop before entering in the roundabout). All these results were compared with the Toyota Prius, taking in account the difference between the two vehicles. The vehicle was also compared in terms of energy consumption with similar passenger vehicles with conventional internal combustion engines running on gasoline and diesel. The obtained results demonstrate the advantages of this type of technology when circulating in urban environments. In the stop and go situations the internal combustion engine did not work, as well as in the situations of constant low speeds (50 km/h and 60 km/h when passing through the ”Green Lane” at the toll facility). The important auxiliary support given by the electric engines in the accelerations, as well as the importance of the energy regeneration system on the batteries’ load recovery was also demonstrated. When compared with similar conventional vehicles, the Lexus RX 400h has a lower combined consumption between 1.2% and 60%, based on the manufacturers’ official values