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Roda Elétrica - Desenvolvimento de um sistema de motorização auxiliar modular e regenerativo para veículos

O projeto intitulado  foi finalizado com sucesso e atingiu plenamente a maior parte dos objetivos pretendidos.

Objetivo

O objetivo principal deste projeto é a obtenção de um sistema de motorização auxiliar modular e regenerativo, na forma de um Kit de baixo custo que possa ser instalado em veículos de passeio, usados ou novos, de modo a reduzir o consumo de combustível, em condição de locomoção urbana, bem como a emissão de gases poluentes. Para o desenvolvimento do projeto houve uma divisão das fases entre as Instituições parceiras: o CPqD foi responsável pelo desenvolvimento e especificação do sistema de baterias usado nos experimentos; o Departamento de Engenharia Mecânica da EESC-USP foi responsável pelo projeto conceitual/preliminar do sistema de freios e testes de controle nos motores elétricos, enquanto que a Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp foi responsável pela integração do conjunto (motor-bateria-roda) em um Kit viável, assim como desenvolver, projetar e testar uma bancada dinamométrica para validar os resultados e a

Faculdade de Engenharia Elétrica da Unicamp, foi responsável pelo estudo das tipologias de motores e definição dos mesmos e suas formas construtivas.

Este projeto de pesquisa visava o Estudo de Viabilidade e Projeto Preliminar de um sistema de motorização auxiliar integrável aos veículos atuais sem modificações expressivas nos mesmos. Esta configuração também chamada de Kit de motorização para hibridação da matriz energética do veículo previa a existência de uma série de componentes integráveis à estrutura do veículo e transferíveis de um veículo a outro sem penalização da estrutura original do veículo.

Uma série de questionamentos de ordem técnica e científica teve que ser respondida para que esta viabilidade fosse confirmada. Assim neste projeto determinou-se a superioridade desta solução à obtida com a troca da transmissão original e a vantagem do veículo híbrido em relação ao equipado com transmissões continuamente variáveis (CVT). A ordem de faixas de velocidades seguras e mais adequadas á regeneração de energia mecânica do veículo, a tipologia mais adequada de motores, sua potência e características básicas mais importantes como tensão de trabalho e corrente máxima de operação, adequação da solução à manutenção do sistema de frenagem original do veículo e suas condições de operação como desgaste e troca de calor, o sistema de controle e características técnicas da interface entre motorista e veículo durante a operação do sistema e finalmente a quantificação do desempenho obtido experimentalmente confirmando a ordem de grandeza da economia de combustível resultante da aplicação do sistema em um veículo de pequeno porte, objetivo original do projeto.

Um aspecto econômico fundamental foi implementado após os estudos teóricos, onde a quantidade de energia ideal armazenada nas baterias, otimizada em função do percurso urbano padrão da ABNT, características de operação prevista das baterias, em função da preservação da vida útil das mesmas, fundamental à preservação e diminuição do impacto ambiental em função da reciclagem e eventual descarte das mesmas e o sistema de gerenciamento da energia armazenada permitindo definir o menor volume e peso adequados das baterias ao Kit de motorização.

Os motores construídos e testados permitiram confirmar a controlabilidade e adequação à operação do sistema para a tensão de 135V. Motores de 48V instalados no Kit e testados na Bancada dinamométrica, especialmente construída para testar os sistema de forma científica e controlada, permitiram chegar á proposição dos novos motores, projetados para operação no interior das rodas e integráveis à qualquer conjunto de rodas de aro 14 polegadas e em alguns aros de 13 polegadas. Esta tensão de 48V mostrou-se mais segura e com ampla gama de sistemas auxiliares de custo menor, reduzindo o provável custo final do Kit.

Os testes e avaliação técnica dos sistemas de armazenamento de energia disponíveis no mercado permitiram determinar a taxa de uso, ciclos de carga e descarga, volumes mínimos de energia que maximizassem a vida útil das mesmas.

Um estudo da ergonomia de operação de sistemas embarcados e a simulação do controle e operação do sistema automático de gerenciamento de energia e controle dos motores permitiu chegar ao protótipo do painel integrável ao veículo, assim como ao conjunto de informações e tipologia de sinais e indicativos presentes no mesmo.

Alguns pontos complementares foram detectados ao longo da pesquisa e precisam de estudos posteriores para sua adequação econômica, técnica e comercial. O projeto final dos motores internos às rodas, seu sistema de controle e possíveis fornecedores de componentes e partes ainda estão em desenvolvimento e farão parte da gama de pesquisas nos próximos anos no LabSIn (Laboratório de Sistemas Integrados) na Unicamp. A adequação da bancada dinamométrica veicular para a execução de testes automáticos com percursos predefinidos e o desenvolvimento de sistemas de gerenciamento de energia integráveis aos sistemas de controle de injeção e ignição existentes nos veículos atuais também fazem parte destas pesquisas futuras.

Como forma de confirmação da atualidade e inovação dos estudos e desenvolvimentos efetuados pode-se citar o elevado número de trabalhos científicos escritos, aprovados e efetivamente apresentados em eventos científicos e também o número substancial de pesquisadores formados a partir das pesquisas correlacionadas e financiadas pelo projeto atual.

Em suma todos os aspectos de desenvolvimento e operação do Kit foram avaliados, discutidos e implementados demonstrando a viabilidade do mesmo.

 

 

 

 
​StatusNº P&D​Início​Fim​Parceiros​
Encerrado​DE0015​15/07/200914/06/2014​Unicamp, CPQD, USP​