abstract: There was a growing trend in the automotive market on the adoption of Hybrid Electric Vehicles (HEVs) for consumers to purchase. This was partially due to external pressures such as the effects of global warming, cost of petroleum, governmental regulations, and popularity of the vehicle type. HEV technology relied on a variety of factors which included the powertrain (PT) of the system, external driving conditions, and the type of driving pattern being driven. The core foundation for HEVs depended heavily on the battery pack and chemistry being adopted for the vehicle performance and operations. This paper focused on the effects of hot and arid temperatures on the performance of LiFePO4 (LFP) battery packs and presented a possible modeling method for overall performance. Lithium-ion battery (LIB) packs were subjected to room and high temperature settings while being cycled under a current profile created from a drive cycle. The Federal Urban Driving Schedule (FUDS) was selected and modified to simulate normal city driving situation using an electric only drive mode. Capacity and impedance fade of the LIB packs were monitored over the lifetime of the pack to determine the overall performance through the variables of energy and power fade. Regression analysis was done on the energy and power fade of the LIB pack to determine the duration life of LIB packs for HEV applications. This was done by comparing energy and power fade with the average lifetime mileage of a vehicle. The collected capacity and impedance data was used to create an electrical equivalent model (EEM). The model was produced through the process of a modified Randles circuit and the creation of the inverse constant phase element (ICPE). Results indicated the model had a potential for high fidelity as long as a sufficient amount of data was gathered. X-ray powder diffraction (XRD) and a scanning electron microscope (SEM) was performed on a fresh and cycled LFP battery. SEM results suggested a dramatic growth on LFP crystals with a reduction in carbon coating after cycling. XRD effects showed a slight uniformed strain and decrease in size of LFP olivine crystals after cycling. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Engineering 2016

Electric Vehicles are a growing trend globally and are currently disrupting the conventional automotive industry, therefore firms in the sector need new business models around their new value propositions. The concept of business model innovation presents an interesting point of view towards the challenges those firms face and provide possible solutions for them. The literature on this relatively new topic is scarce and needs more cumulative empirical research. We engage in a multiple-case study and explore how entrepreneurial and incumbent electric vehicle companies in the Nordics use BMI to overcome their biggest challenges and advance the development of the sector. With our findings, we provide an insight of some of the newest advancements in the EV technology, investigate what are the key antecedents, moderators, and outcomes of the BMI process for the researched companies and build on the existing literature on the topic. Finally, practitioners can gain a better understanding of the concepts of BM and BMI process and their importance for surviving in the dynamic electric vehicle market.

Orientador: Samuel Euzédice de Lucena / Banca: Márcio Abud Marcelino / Banca: Inácio Bianchi / Banca: Carlos Yujiro Shigue / Banca: Neusa Maria Franco de Oliveira / Resumo: Veículos elétricos são considerados a melhor alternativa aos veículos com motores de combustão interna, apresentando vantagens bastante significativas, tais como: emissão zero de poluentes, alta eficiência dos motores elétricos e baixa emissão de ruído acústico. O sistema de propulsão de um veículo elétrico consiste basicamente de uma ou mais fontes de energia, um ou mais motores, conversores de potência, componentes eletrônicos, componentes mecânicos para transmissão de torque e velocidade e rodas com pneus. Neste trabalho é proposta a modelagem de um sistema de propulsão para um veículo elétrico, que inclui o modelo dinâmico veicular para movimento longitudinal, o modelo dinâmico do motor elétrico, o modelo do conversor utilizado para acionamento do motor e o modelo do sistema de controle. Devido às características bastante adequadas para aplicação em sistemas de propulsão automotiva, o motor de indução trifásico é o selecionado para estudo. A estratégia de controle para acionamento do motor, foco deste trabalho, é o Controle Vetorial Direto Orientado pelo Fluxo do Estator, que garante alto desempenho, rápida resposta dinâmica e apresenta insensibilidade à variação de parâmetros do motor durante sua operação. São desenvolvidas novas técnicas para a reconstrução dos sinais das tensões do estator a partir de sinais de controle PWM do conversor e da tensão DC que alimenta o inversor e estimativa da amplitude e posição angular do vetor espacial do fluxo do estator, primordial p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Electric vehicles are the best alternative to internal combustion engines vehicles, presenting significant advantages such as: zero emission of pollutants, high efficiency of electric motors and low noise emission. Basically, an electric vehicle propulsion system consists of one or more energy sources, one or more engines, power converters, electronic components, mechanical components for torque and speed transmission, and wheels with tires. This work proposes the modeling of a propulsion system for an electric vehicle, which includes the dynamic vehicle model for longitudinal movement, the dynamic model of the electric motor, the model of the converter used as motor driver and the model of the control system. Due to very suitable characteristics for application in automotive propulsion systems, three-phase induction motor is chosen for this study. Focus of this work, Direct Stator-FluxOriented Vector Control is the control strategy for the motor drive, which guarantees high performance, fast dynamic response and insensitivity due motor parameters variation during its operation. New techniques are developed for the reconstruction of the stator voltages signals from the PWM control signals of the converter and the DC voltage that feeds the inverter and the estimation of the amplitude and angular position of the spatial vector of the stator flux, primordial for the adopted control strategy. Modeling is developed using PSIM software and simulation results are presented / Doutor

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nÃo hà / The electric vehicle is increasingly present in our cities every day, and in the technological context it has shown great progress. Two essential elements to the success of these vehicles are the electric energy storage devices and electronic converters for processing and management of this energy. In this context, this dissertation presents a study on the current situation of the electric vehicle on the world scenario and its embedded technologies. Another object of research are supercapacitors for application in electric vehicles as an energy storage source and fast energy transfer. Thus, these studies provide the basis for achieving the main objective of this work: developing a bidirectional dc-dc converter for managing the energy flow provided by a supercapacitor module applied in an electric vehicle. A 2 kW laboratory a prototype with two phase interleaved dc-dc bidirectional topology has been implemented. Also, all used methodology is exposed, such as qualitative analysis, dimensioning of components, modeling and design of PI type controllers for the proposed converter. The digital implementation of the control circuit was designed using the dsPIC30f4011 by Microchip. Through simulation and experimental tests, it was evaluated the behavior of the converter and a performance comparison was held, with the converter showing efficiency above 90%. Thus, through theoretical and practical results it was possible to evaluate the performance of the converter and future studies involving the complete structure of a model of a small electric vehicle. / O veÃculo elÃtrico està cada vez mais presente em nossas cidades, e no Ãmbito tecnolÃgico ele vem apresentando grandes avanÃos. Dois elementos essenciais para o sucesso desses veÃculos sÃo os dispositivos de armazenamento de energia elÃtrica e os conversores eletrÃnicos para processamento e gerenciamento dessa energia. Nesse contexto, esta dissertaÃÃo apresenta um estudo sobre a atual situaÃÃo do veÃculo elÃtrico no cenÃrio mundial e suas tecnologias embarcadas. Outro objeto de pesquisa sÃo os supercapacitores para aplicaÃÃo em veÃculos elÃtricos como fonte de armazenamento e transferÃncia rÃpida de energia. Neste contexto o presente trabalho aborda o desenvolvimento de um conversor cc-cc bidirecional para gerenciamento do fluxo de energia em um mÃdulo de supercapacitores para utilizaÃÃo em um veÃculo elÃtrico. à projetado e desenvolvido em laboratÃrio um protÃtipo com potÃncia de 2 kW, cuja topologia adotada à um conversor cc-cc bidirecional intercalado de duas fases. Deste modo, à exposta toda metodologia empregada onde à abordada a anÃlise qualitativa, o dimensionamento dos componentes, a modelagem e o projeto dos controladores tipo PI para o conversor proposto. Para a implementaÃÃo digital do circuito de controle foi utilizado o dsPIC30f4011 da Microchip. Por meio de simulaÃÃo e dos ensaios experimentais avaliou-se o comportamento do conversor e realizou-se uma comparaÃÃo de desempenho, tendo o conversor apresentado rendimento acima de 90%. Assim, pelos resultados teÃricos e prÃticos foi possÃvel avaliar o desempenho do conversor e creditar a continuidade de sua aplicaÃÃo a trabalhos futuros envolvendo a estruturaÃÃo completa de um modelo de veÃculo elÃtrico de pequeno porte.

A busca de soluções para a mobilidade urbana que minimizem a agressão do setor de tráfego e transportes ao meio ambiente está cada vez maior. Os veículos elétricos se posicionam como uma alternativa interessante, pois reduzem a emissão de gases poluentes na atmosfera, a poluição sonora e o consumo de petróleo. No entanto, sua limitada autonomia e a escassez de postos de recarga intimidam sua adoção. Por conta disso, políticas governamentais de incentivo têm sido desenvolvidas para a oferta de benefícios a quem optar por um veículo elétrico. Estima-se que dentro de poucas décadas toda a frota urbana será substituída por veículos dessa natureza. Por isso, é importante entender as mudanças no tempo de viagem e no consumo de energia oriundos da inclusão de veículos elétricos em cenários de tráfego. Trabalhos anteriores estudaram as diferenças entre os mecanismos internos de veículos convencionais e elétricos na determinação destas mudanças. Porém, dadas as características destes últimos, motoristas de veículos elétricos se preocupam com a economia de energia e podem optar por rotas diferentes. Logo, uma análise completa destes impactos deve considerar uma nova distribuição de tráfego. Este trabalho propõe um método biobjetivo de alocação de tráfego que considera o tempo de viagem e o consumo de energia para determinar a distribuição de veículos elétricos em cenários de tráfego urbano. Duas estratégias de distribuição de fluxo são propostas como mecanismos de escolha de rotas. Como parte da alocação de tráfego, é proposto um algoritmo biobjetivo de caminhos mínimos para veículos elétricos. A abordagem apresentada foi aplicada a três cenários distintos, onde percebeu-se uma diminuição de até 80% no consumo total de energia. Em cenários com congestionamento, observou-se um aumento de 10% no tempo de viagem. Já em cenários sem congestionamento o tempo de viagem diminuiu cerca de 2%. A recuperação de energia representa quase 6% da economia total dos veículos elétricos. Além disso, experimentos mostraram que investimentos na eficiência dos veículos elétricos podem resultar em uma economia de até 15% de energia. / The search for urban mobility solutions that minimize the aggression to the environment is increasing. Electric vehicles are an attractive alternative because they reduce greenhouse gas emissions, noise pollution, and oil consumption. However, their limited autonomy and the lack of charging stations restrict their popularization. Therefore, government incentive policies have been developed in order to offer benefits to those who choose an electric vehicle. It is estimated that the entire urban fleet will be replaced by these vehicles in a few decades. Therefore, it is important to understand the changes in travel time and energy consumption from the inclusion of electric vehicles in traffic scenarios. Previous works determined these changes by studying the differences between the internal engine of conventional and electric vehicles. However, given the characteristics of the latter, drivers of electric vehicles care about saving energy and may want to choose different routes. Thus, a complete analysis of these impacts should consider a redistribution of traffic. This work proposes a bi-objective traffic assignment method that considers the travel time and the energy consumption to determine the distribution of electric vehicles in urban traffic scenarios. We introduce two strategies for flow distribution as models of route choice. As a procedure of the traffic assignment method, we propose a bi-objective shortest path algorithm for electric vehicles. Our approach was applied to three different scenarios, which resulted in a decrease of up to 80% in total energy consumption. In congested scenarios, we observe an increase of about 10% in average travel time. In uncongested scenarios, travel time decreases about 2%. Energy recovery is almost 6% of the total savings of electric vehicles. Moreover, experiments have shown that investments in the efficiency of electric vehicles can result in up to 15% of energy savings.

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:30:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_AliandroHenriqueCosta_D.pdf: 8979890 bytes, checksum: bb6cc54449e1618ad7164f703818f79b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A tendência nas grandes metrópoles é de substituir a frota de veículos à combustão por veículos elétricos e híbridos. Estes veículos, em geral, usam banco de baterias como fonte de energia de mobilidade, preservando o meio ambiente, além de armazenar a energia gerada pelo motor durante as frenagens regenerativas, economizando energia. Tais sistemas de frenagens são auxiliados por módulos de ultracapacitores, que absorvem os picos de potência, preservando a vida útil das baterias. Com o avanço mundial no setor automobilístico, novas tecnologias têm surgido e com isto, a solicitação do sistema por atrito durante as frenagens tem sido preservada ou ampliada. O esforço de frenagem em veículos elétricos e híbridos é compartilhado entre os sistemas por atrito e regenerativo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a possibilidade de utilização de diferentes materiais de atrito de pastilhas de freio comerciais para aplicações com frenagem regenerativa em veículos elétricos ou híbridos. Para a realização dos experimentos foi utilizado um dinamômetro especialmente desenvolvido, instalado no Departamento de Projeto Mecânico da FEM - Unicamp. Um planejamento experimental fatorial fracionário permitiu o estudo da influência de variáveis envolvidas na avaliação do comportamento do coeficiente de atrito, que são a porcentagem de frenagem mecânica e elétrica, a desaceleração, a velocidade e a temperatura. Os resultados experimentais mostram que o procedimento proposto pode ser utilizado para identificar a pastilha mais adequada, ou seja, a que apresenta a menor variação do coeficiente de atrito / Abstract: The tendency in large cities is to replace the fleet of engine operated vehicles by electric and hybrid vehicles. These vehicles generally use a bank of batteries as the mobility energy source, preserving the environment and storing the energy generated by the motor during the regenerative braking, saving energy. Such braking systems are aided for modules of ultracapacitors, which absorb the peaks of power, preserving the life of batteries. With the world advances in automobile engineering, new technologies have emerged and with this, the request of the system by friction during the braking has been preserved or even increased. Brake efforts of electric and hybrid vehicles are shared between the friction and regenerative systems. This work aimed to evaluate the possibility of using different materials of friction for commercial brake pads applied with regenerative braking systems of electric and hybrid vehicles. The experiments were performed using a specially developed dynamometer installed in the Department of Mechanical Design - FEM at University of Campinas, Brazil. A fractional factorial design was used to take the factor of influences in account. They are identified and the main factors are: percentage of electrical and mechanical braking, deceleration, sliding speed and temperature. The experimental results show that the procedure can be used to identify the more suitable material, which presents the smallest variation of friction coefficient / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T03:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_ReynaldoBarrosde_M.pdf: 4185752 bytes, checksum: ed943a90ea99ae1eba06b60915cb20d9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo da tecnologia de veículos híbridos abrangendo os aspectos da propulsão e armazenamento de energia. O desenvolvimento de veículos com maior eficiência energética depende da análise das características de desempenho do veículo, bem como suas condições de utilização. O dimensionamento dos armazenadores de energia é considerado um desafio visto que, o sobredimensionamento da capacidade reduz a eficiência global do veículo, devido ao acréscimo de peso, enquanto que o subdimensionamento resulta numa utilização parcial do potencial de veículos híbridos. Através de um modelo de dinâmica veicular longitudinal serão realizadas simulações em três configurações de veículos e a comparação entre seus resultados. As forças requeridas no movimento de um veículo, resistência ao rolamento, resistência à inclinação e arrasto aerodinâmico, são dependentes do trajeto percorrido pelo usuário. As condições de utilização devem ser representadas em ciclos de condução padrão, utilizados em testes de emissões de poluentes e consumo de combustível, estes serão apresentados e discutidos. A partir das simulações realizadas são analisadas as demandas de potência e energia, provendo uma indicação dos benefícios de um sistema híbrido no desempenho e consumo de combustível. Observa-se uma redução expressiva no consumo energético e conseqüente menor utilização de combustível e menor custo de utilização, embora a tecnologia híbrida agregue um maior custo inicial / Abstract: This paper focus on the study of energy storage and management for hybrid electric vehicles. The development of higher efficiency vehicles depends on the analysis of vehicle performance characteristics and driving conditions. Sizing the energy capacity of the storage system, using batteries or other kinds of electric components, can be considered a big challenge once oversizing means inefficiency due to the increase of weight and undersizing results in partial use of hybrid advantages. The forces involved in a vehicle movement such as aerodynamic drag, rolling resistance and grading resistance, are fully dependent on the conditions of every possible course the driver might run, most situations should be represented on the driving pattern cycle, used for emissions and consumption tests, which will be presented and discussed. Modeling vehicle dynamic to analyze power and energy demand of each vehicle during different test cycles provides an indication of the benefits on hybrid system for performance and fuel consumption. . The results show a significant reduction on energy consumption and consequently also on driving costs / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Antonio Siqueira Dias / Acompanha 1 CD-R / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:20:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_PauloHenriquedeOliveira_M.pdf: 1347912 bytes, checksum: 86c17d3e935cd0c95c11539e4590d844 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O aumento da poluição nos grandes centros urbanos tem levado a uma busca incessante de soluções tecnológicas para a substituição dos veículos com motor a combustão por outra fonte de energia, sendo que os veículos elétricos têm se apresentado como uma das alternativas mais promissoras para um futuro próximo. Entretanto, um dos problemas a resolver na utilização de veículos puramente elétricos é o abastecimento (recarga das baterias) nas ruas. Neste trabalho é apresentado o projeto, desenvolvimento e implementação de um protótipo de um ponto de fornecimento de energia elétrica pré-paga usando cartões indutivos. O protótipo desenvolvido operou dentro das especificações e normas aplicáveis ao setor de medida de energia elétrica. Outras aplicações para este equipamento estão sendo estudadas, como por exemplo na venda de energia elétrica para residências de baixa renda. / Abstract: The increasing in pollution caused by combustion engines in large cities has motivated the search for new technologies to replace these engines, and the electrical vehicle is a promissing alternative in the near future. However, one of the problems that remains to be solved is charging these vehicles in the streets. This works presents the design, development and implementation of a pre-paid point of sale of electrical energy equipment which uses inductive cards. The developed prototype meets the specifications and rules of the Brazilian electrical sector for the energy meters. Other applications for this pre-paid energy meter are being considered, as, for example, in selling pre-paid energy to low. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T19:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiciolli_FabioMazzariol_M.pdf: 3517962 bytes, checksum: dce3e151594966ee424d36ea933a24f9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho tem a intenção de contribuir com o projeto de veículos elétricos híbridos com foco no compromisso entre economia de combustível e custo de rodagem. Com esta finalidade, faz-se uma revisão sobre a modelagem de alguns dos principais subsistemas dos veículos elétricos híbridos, como ultracapacitores, baterias, motores elétricos e motores de combustão interna, bem como sobre as formas de associação destes subsistemas em torno do veículo completo. Também se revisam os fatores que compõe a dinâmica veicular longitudinal como o Arrasto Aerodinâmico, a Resistência à Rolagem e a Resistência ao Aclive. Após o domínio dos subsistemas mais importantes e da dinâmica veicular, montam-se modelos matemáticos de veículos completos e em torno de simulações computacionais. Neste estudo fazem-se quatro tipos de simulações principais, uma relativa a um veículo convencional e outras três versões alternativas hibridizadas, variando-se o modo de associação entre baterias, ultracapacitores, choppers e motores elétricos. Em sequência, para cada versão otimizam-se os armazenadores em função da capacidade de tração elétrica e do ciclo brasileiro normatizado de condução urbana. Por fim faz-se uma análise crítica dos resultados / Abstract: This research intends to contribute to the design of hybrid electric vehicles focusing on compromise between fuel economy and running costs. For this purpose, it contains a review on the modeling of some of the main subsystems of hybrid electric vehicles, such as ultracapacitors, batteries, electric motors and internal combustion engines, as well as the forms of associating these subsystems around the whole vehicle. It also revises the factors that compose the longitudinal vehicle dynamics like Aerodynamic Drag, Rolling Resistance and Uphill Resistance. After the dominance of the main subsystems and vehicle dynamics, it describes the mathematical models of complete vehicles and around computer simulations. This study contains four main types of simulations, relative to a conventional vehicle and three other alternatives hybridized versions, varying the mode of association between batteries, ultracapacitors, choppers and electric motors. In sequence, to the amount of electric traction and the Brazilian standardized urban driving cycle are the parameters that command the optimization of each version is the energy stores. Finally it finishes in a critical analysis of the results / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica