Estudo da autonomia

No estudo da autonomia foi usado o modelo cinemático do veículo eléctrico. Este é necessário para calcular a energia que é necessária fornecer ao veículo para o manter a uma determinada velocidade. O modelo foi calculado para a velocidade média de 28 Km/h, considera-se ainda que o veículo se encontra numa superfície plana de asfalto e despreza-se o vento e o momento angular de aceleração. Este estudo serve também para comparar a autonomia da nova bateria com a da bateria original.

 

Força gravítica

 

Força (ou atrito) de resistência ao rolamento

 

Quadro 1: Coeficientes de resistência ao rolamento.

Tipo de piso	fr	fr médio
Cimento	0.008-0.01	0.009
Asfalto	0.01-0.015	0.0125
Calçada	0.033-0.055	0.044
Areia	0.15-0.3	0.225
Neve	0.025-0.037	0.031

 

Força (ou atrito) de resistência aerodinâmica

Este parâmetro é igual para as duas baterias.

          

A área frontal é calculada tendo em conta as medidas presentes na Figura 6-1.

 

Será usado o coeficiente para carro aerodinâmico 0.25.

 

Quadro 2: Coeficientes aerodinâmicos.

Tipo de veículo	CD
Carrinha familiar	0.5-0.7
Carro de 5 portas	0.4-0.55
Carro de 3 portas (desportivo)	0.3-0.4
Carro aerodinâmico	0.2-0.25
Camiões, comboios	0.8-1.5

É a velocidade do veículo em metros por segundo com a componente de acção do vento nessa velocidade. Esta componente poderá variar o seu sinal, ou seja, quando o vento é oposto á velocidade de circulação ela tem sinal negativo e corresponde a um aumento efectivo da velocidade.

Neste caso 28 Km/h ≈ 7.8 m/s.

 

Nota: O rendimento considerado é de 70% devido ao conversor DC-DC necessário para esta aplicação, perdas no variador electrónico de velocidade, no motor eléctrico e na transmissão mecânica.

 

Corrente debitada pela bateria

 

 

Simulação com a bateria de supercondensadores

Para o estudo de simulação da nova bateria de supercondensadores foi usado o Simulink da MathWorks.

 

O uso de  uma bateria de supercondensadores implica usar um conversor DC-DC de forma a aproveitar o máximo de energia nela contida. Neste modelo foram usadas as características de um conversor DC-DC da Linear Technology presentes na Quadro 3, a função deste será a de manter á sua saída uma tensão constante de 7.2 V, igual à bateria original. A corrente de saída da bateria de supercondensadores aumenta significativamente com a descida de tensão devido há necessidade de o conversor manter os 7.2 V constantes, por causa deste problema foi usada uma protecção no circuito que evita correntes superiores a 25 A, corrente máxima suportada pelo conversor. A simulação foi feita para um consumo de 1.12 A resultante do estudo com o modelo cinemático para a velocidade média de 28 Km/h.

 

Quadro 3: Características do conversor DC-DC da Linear Technology [1].

Modelo	Buck-Boost - LT8705
Vin	2.8-80 V
Vout	1.3-80 V
Iout	Até 25 A
Frequência Máx.	400 kHz
Eficiência Máx.	98%

 

Bateria de supercondensadores

A autonomia do veículo à sua velocidade média de 28 Km/h numa superfície plana de asfalto alimentado pela bateria de supercondensadores é de aproximadamente 26 Km.

 

Bateria original (NiMH)

A bateria original tem 1.2 Ah o que significa que consegue fornecer 1A durante 1.2 horas, dividindo esse tempo pela corrente resultante do modelo cinemático obtêm-se o tempo que a bateria consegue fornecer a mesma.

A autonomia do veículo à sua velocidade média de 28 Km/h numa superfície plana de asfalto alimentado pela bateria original (NiMH) é de aproximadamente 39 Km.

 

Referências

[1]  «LT8705 - 80V VIN and VOUT Synchronous 4-Switch Buck-Boost DC/DC Controller - 8705f.pdf». Disponível em: https://cds.linear.com/docs/en/datasheet/8705f.pdf. Acedido: 14-Jun-2013.