Estudo da conversão do trem de potência a combustão para elétrico de uma van

Abstract

Com o aumento da preocupação em diminuir emissões de gases de efeito estufa sem prejudicar o desenvolvimento econômico mundial seguido do esgotamento de reservas de combustíveis fósseis, o setor de transporte está contornando esses problemas desenvolvendo veículos elétricos. No entanto, o seu alto valor de mercado atual inviabiliza a sua aquisição. Dessa forma, converter um veículo a combustão em tração elétrica é uma alternativa viável economicamente e ambientalmente sustentável. Esse trabalho tem como objetivo contribuir com o projeto da conversão de uma VAN para tração elétrica ao projetar uma adaptação de uma bancada de ensaios existente para testes de controle do motor elétrico, além de analisar a demanda de potência e energia para esse veículo. Assim, foi realizado uma revisão bibliográfica das experiências nas universidades brasileiras em conversão de veículos, estudo de motores elétricos e seus controladores, levantamento de dados técnicos do veículo que será convertido, além de simulações no Matlab e no Simulink para determinar potência, torque, rotação no motor, frenagem regenerativa e consumo de energia para três perfis de velocidade diferentes. Também foram caracterizados os componentes da plataforma de ensaios existente, dimensionado diferentes tipos de retificadores, filtro LC e circuito de pré-carga. Simulações no PSIM foram feitas para validar os componentes dimensionados, além de analisar o comportamento da tensão e da corrente ao longo da bateria virtual. Como resultado tem-se que a demanda de potência exigida durante os trajetos propostos é atendida pela potência fornecida ao motor de indução trifásico de 30 kW. O torque e a rotação nominal do motor simulados não apresentaram o mesmo comportamento da curva característica do motor adquirido para o projeto devido a simplificação das equações usadas, e o consumo de energia simulado atingiu valores próximos ao consumo de uma VAN elétrica. O retificador monofásico foi escolhido para a adaptação da bancada, e um diagrama elétrico de potência e de comando foram desenvolvidos para que no futuro ensaios com o conjunto motor-inversor sejam realizados.