EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE VEÍCULOS ELÉTRICOS HÍBRIDOS EM SÉRIE

Nesta dissertação apresenta-se a avaliação da eficiência energética do Veículo Elétrico Híbrido em Série mediante o desenvolvimento teórico de dois protótipos de sistemas de propulsão elétrica e o estudo experimental do consumo de combustível do veículo original. A análise experimental foi feita mediante o desenvolvimento de uma bancada de teste, composta principalmente por um dinamômetro de chassis, um piloto automático e um medidor de vazão de combustível, acompanhado de toda a eletrônica que fez possível a aquisição de dados em cada teste. Neste estudo desenvolvem- se dois modelos teóricos de arquitetura para o sistema de propulsão do VEH, o primeiro composto de quatro motores, cada um embutido nas rodas do veículo, e o segundo composto por dois motores, cada um embutido nas rodas do eixo traseiro do veículo. Existem diversos procedimentos para poder embutir um motor na roda do veículo, o que se deve ter em conta é o peso, a potência e a eficiência na transmissão de potência. No desenvolvimento teórico do sistema de propulsão em cada roda, faz-se necessário o uso do redutor cicloidal, o qual permite uma redução de 3:1 até 119:1 em um só estágio com uma eficiência de transmissão de 93 por cento, conjuntamente com um motor de corrente contínua sem escovas, o qual tem uma alta densidade de potência. Os resultados da avaliação do sistema de propulsão elétrica dos protótipos mostram que o modelo de quatro motores nas rodas é mais eficiente em comparação com o modelo de dois motores embutidos nas rodas. Isto se deve ao fato do segundo modelo ser mais pesado, já que precisa uma maior quantidade de baterias e além disso de motores mais robustos. Na avaliação do consumo energético do VEH em comparação com o modelo original a gasolina, obtiveram-se resultados interessantes referentes à economia na utilização do recurso energético. O VEH teve um comportamento melhor em ciclos urbanos que em ciclos de estrada e a economia do recurso energético alcança 57,6 por cento quando se testa com ciclos urbanos e 11,4 por cento em ciclos de estrada.This dissertation presents the evaluation of the energy efficiency of a series hybrid electric vehicle through the theoretical development of two electric propulsion systems and an experimental study of fuel consumption of the original vehicle. The experimental analysis was done by a test setting, consisting mainly by a chassis dynamometer, an autopilot system and a fuel flowmeter, all connected to the data acquisition system. In this study it was developed two theoretical models of propulsion systems for HEV. The first one consists of four in-wheel motors and the second one consists of two in-wheel motors on the rear axle. There are various methods for embedding a motor in the wheel. It is necessary to consider the weight, power and transmission efficiency. In the theoretical model it was considered a cycloidal reducer, which allows a reduction of 3:1 to 119:1 in one stage with an efficiency of 93 percent, together with a brushless DC motor, which has a high power density. The results of the evaluation of the electric propulsion systems show that the model with four in-wheel motors is more efficient than the model with two in-wheel motors. This is a consequence of the fact that the second model is heavier, because it needs a bigger amount of batteries and more robust motors. In the evaluation of the HEV energy consumption in comparison with the original gasoline model, it was observed interesting results regarding the energy savings. The HEV presents better performance in urban cycles that in road cycles, saving 57,6 per cent of the consumed energy in urban cycles and 11,4 per cent in road cycles