Hybrid electric vehicles significantly reduce exhaust emissions and increase fuel economy. Power packs are the most fundamental components in a series powertrain configuration of a hybrid vehicle, which produce the necessary power to run the vehicle. The aim of this project is to design a compact power pack for a series hybrid vehicle, using virtual prototyping. The hybrid electric vehicle characteristics and configurations are analysed, followed by an explanation of the principles of induction machines. A new type of rotary induction machine with an outer rotor construction is designed to be coupled with the novel rotary internal combustion engine with rotating crankcase in order to form the compact power unit for the hybrid vehicle. The starting and generation performance of the designed machine is analysed by an electric machine simulator, called JMAG. ADVISOR software is studied and utilised to simulate the overall vehicle performance, employing different categories of power packs in the powertrain. Results show that the proposed compact power pack has the best performance in terms of fuel economy, emissions and battery charging compared to the existing power unit options. Over the city cycle, fuel economy is increased by up to 47 % with emission reduced by up to 36 % and over the highway cycle, fuel economy is increased by up to 69 % with emission reduced by up to 42 %.

Nesse trabalho procede-se a modelagem e simulação do motor de indução trifásico considerando-se as notações trifásicas, ortogonais, vetoriais e complexas, mos-trando seus equacionamentos e também o resultado das simulações. Para a simulação foram usados alguns programas de domínio da área acadêmica, comparando seus desempenhos quanto à apresentação de resultados e também tempo de processamen-to. Este trabalho apresenta também, um enfoque para o método de simulação do mo-tor de indução trifásico utilizando a notação vetorial complexa, o qual é baseado na notação vetorial do motor de indução que é caracterizado por grandezas complexas. Essa técnica é obtida através de simples manipulações das equações vetoriais do modelo do motor de indução compondo uma equação de estado complexa. Com o auxílio do programa Matlab, consegue-se simular o motor de indução trifásico sem a necessidade de separar os termos complexos em duas equações reais, relativas as partes real e imaginária. O que além de simplificar o procedimento de simulação também contribui para a construção do diagrama de blocos para poder entender melhor o comportamento do modelo estudado. São apresentadas no final do trabalho, as conclusões obtidas e, também, sugestões tanto para continuação do trabalho, quanto novas linhas de pesquisas. / In this work it is carried out the modelling and simulation of the three-phase induction motor. It's considered three-phase, orthogonal, vectorial and complex notations, showing the different model equations and the result of the computational simulations. For the simulation it was used different software’s of the academic area, and its results and computational performance are compared. This work gives em-phasis to in new modelling procedure by using complex vector notation. This new method is based on the vectorial notation of the induction motor, which is characterized by complex entities. Through simple manipulations of complex vector equation of the dynamic induction motor equation, it is possible to compose a complex space-state equation. This complex model come be solved with Matlab software without the separation of its complex terms in two real equations. Other advantage of the complex model is the simplifying the simulation procedure and the possibilities of the blocks diagram representation. The final conclusions and suggestions for con-tinuation are presented in the end of work.

O objetivo do trabalho é apresentar o funcionamento de um gerador a relutância chaveado monofásico. Para isso, foi desenvolvido um modelo computacional em ambiente Matlab Simulink, fazendo-se a comunicação entre diferentes partes do sistema. O comportamento da dinâmica de geração é apresentado para diferentes pontos do sistema, e testes experimentais realizados em um pequeno protótipo confirmam as características funcionais desta máquina. Ensaios realizados comprovam sua funcionalidade e simplicidade de operação, tendo estabilidade de geração para ampla faixa de velocidade de funcionamento, caracterizando uma máquina promissora, robusta e eficiente para aplicações especiais. / This work presents a single-phase switched reluctance machine operating as a generator. For that purpose, a computational model was developed in Matlab Simulink environment, wherein all the system components, such as voltage source, drive and machine model, and load were integrated. The current and voltage behavior for several points of operations are presented. Furthermore, experimental tests were also carried out in a simple prototype to validate its functionality and simplicity of operation, providing a stable power generation over a wide range of speed. The results showed that the single-phase switched reluctance generator can be robust, efficient, and promising for especial applications.

O objetivo do trabalho é apresentar o funcionamento de um gerador a relutância chaveado monofásico. Para isso, foi desenvolvido um modelo computacional em ambiente Matlab Simulink, fazendo-se a comunicação entre diferentes partes do sistema. O comportamento da dinâmica de geração é apresentado para diferentes pontos do sistema, e testes experimentais realizados em um pequeno protótipo confirmam as características funcionais desta máquina. Ensaios realizados comprovam sua funcionalidade e simplicidade de operação, tendo estabilidade de geração para ampla faixa de velocidade de funcionamento, caracterizando uma máquina promissora, robusta e eficiente para aplicações especiais. / This work presents a single-phase switched reluctance machine operating as a generator. For that purpose, a computational model was developed in Matlab Simulink environment, wherein all the system components, such as voltage source, drive and machine model, and load were integrated. The current and voltage behavior for several points of operations are presented. Furthermore, experimental tests were also carried out in a simple prototype to validate its functionality and simplicity of operation, providing a stable power generation over a wide range of speed. The results showed that the single-phase switched reluctance generator can be robust, efficient, and promising for especial applications.

Nesse trabalho procede-se a modelagem e simulação do motor de indução trifásico considerando-se as notações trifásicas, ortogonais, vetoriais e complexas, mos-trando seus equacionamentos e também o resultado das simulações. Para a simulação foram usados alguns programas de domínio da área acadêmica, comparando seus desempenhos quanto à apresentação de resultados e também tempo de processamen-to. Este trabalho apresenta também, um enfoque para o método de simulação do mo-tor de indução trifásico utilizando a notação vetorial complexa, o qual é baseado na notação vetorial do motor de indução que é caracterizado por grandezas complexas. Essa técnica é obtida através de simples manipulações das equações vetoriais do modelo do motor de indução compondo uma equação de estado complexa. Com o auxílio do programa Matlab, consegue-se simular o motor de indução trifásico sem a necessidade de separar os termos complexos em duas equações reais, relativas as partes real e imaginária. O que além de simplificar o procedimento de simulação também contribui para a construção do diagrama de blocos para poder entender melhor o comportamento do modelo estudado. São apresentadas no final do trabalho, as conclusões obtidas e, também, sugestões tanto para continuação do trabalho, quanto novas linhas de pesquisas. / In this work it is carried out the modelling and simulation of the three-phase induction motor. It's considered three-phase, orthogonal, vectorial and complex notations, showing the different model equations and the result of the computational simulations. For the simulation it was used different software’s of the academic area, and its results and computational performance are compared. This work gives em-phasis to in new modelling procedure by using complex vector notation. This new method is based on the vectorial notation of the induction motor, which is characterized by complex entities. Through simple manipulations of complex vector equation of the dynamic induction motor equation, it is possible to compose a complex space-state equation. This complex model come be solved with Matlab software without the separation of its complex terms in two real equations. Other advantage of the complex model is the simplifying the simulation procedure and the possibilities of the blocks diagram representation. The final conclusions and suggestions for con-tinuation are presented in the end of work.

Hybrid electric vehicles significantly reduce exhaust emissions and increase fuel economy. Power packs are the most fundamental components in a series powertrain configuration of a hybrid vehicle, which produce the necessary power to run the vehicle. The aim of this project is to design a compact power pack for a series hybrid vehicle, using virtual prototyping. The hybrid electric vehicle characteristics and configurations are analysed, followed by an explanation of the principles of induction machines. A new type of rotary induction machine with an outer rotor construction is designed to be coupled with the novel rotary internal combustion engine with rotating crankcase in order to form the compact power unit for the hybrid vehicle. The starting and generation performance of the designed machine is analysed by an electric machine simulator, called JMAG. ADVISOR software is studied and utilised to simulate the overall vehicle performance, employing different categories of power packs in the powertrain. Results show that the proposed compact power pack has the best performance in terms of fuel economy, emissions and battery charging compared to the existing power unit options. Over the city cycle, fuel economy is increased by up to 47 % with emission reduced by up to 36 % and over the highway cycle, fuel economy is increased by up to 69 % with emission reduced by up to 42 %.