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

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T05:45:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_FernandaCristina_D.pdf: 2997267 bytes, checksum: d232b968b2a0c38ad71028200424345b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O considerável aumento de automóveis tem causado graves efeitos ao meio ambiente e para o homem, fato este que incentiva a pesquisa pela obtenção de formas de energia mais limpa. A adoção da tecnologia propulsora híbrida veicular tem contribuído para a redução da agressão causada pelos automóveis ao meio ambiente. O termo "híbrido" deriva da combinação de duas ou mais fontes de potência, sendo que a combinação mais comum se faz através de um motor de combustão interna (MCI), comumente usado em veículos convencionais, com o conjunto bateria e motor elétrico (ME) usados nos VEs (Veículos Elétricos). Em geral, a principal razão para usar a arquitetura híbrida elétrica é o grau de liberdade adicional devido à presença de uma fonte de energia adicional além do tanque de combustível; isto implica que, a cada instante, a potência necessária pelo veículo pode ser fornecida por uma dessas fontes, ou por uma combinação das duas. Escolher a combinação correta é normalmente uma tarefa complexa. Dentro desse contexto, neste trabalho é realizado o desenvolvimento e a análise das estratégias de gerenciamento de potência em um VEH a fim de minimizar o seu consumo de combustível e consequentemente suas emissões. São desenvolvidas duas estratégias de gerenciamento, a primeira baseada em regras e a segunda utilizando sistemas fuzzy. Além disso, também é realizado o controle interno do motor a combustão, de forma que este opere, na maior do tempo, em regiões que tenham um menor consumo específico. Por meio da utilização das estratégias de gerenciamento de potência aliadas ao controle do motor a combustão é possível obter uma considerável economia de combustível. Comparando-se as duas estratégias desenvolvidas, a estratégia baseada em fuzzy é a que proporcionou melhor economia de combustível / Abstract: The considerable increase of automobiles has caused serious effects to the environment and to man; this fact encourages research by obtaining forms of cleaner energy. The adoption of hybrid vehicle propulsion technology has contributed to the reduction of aggression caused by car to the environment. The term "hybrid" derives from the combination of two or more power sources, and the most common combination is by of the engine (MCI), commonly used in conventional vehicles, together with the battery and motor electric (ME) used in EVs (Electric Vehicles). In general, the main reason to use the architecture electric hybrid is the additional degree of freedom due to the presence of an energy source plus additional fuel tank, this implies that, at each instant, the power required the vehicle may be provided by one of these sources, or a combination of both. Choose the correct combination is usually a complex task. Within of this context, this work development is undertaken and analysis of strategies for power management in a VEH in order to minimize fuel consumption and thus emissions. Two management strategies are developed, the first is based in rules and the second is based in fuzzy systems. Furthermore, it is also performed internal control engine combustion of so that it operates at greater time in regions having lower specific fuel consumption. Through the use of power management strategies coupled with the motor control combustion is possible to obtain a considerable saving of fuel. Comparing the two strategies developed, the strategy based on fuzzy is that provided better economy fuel / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutora em Engenharia Mecânica

Submitted by Eliene Soares da Silva (eliene.silva@fgv.br) on 2012-11-26T14:59:25Z No. of bitstreams: 1 FINAL THESIS_Sven Kämmerer.pdf: 4409442 bytes, checksum: f0b4d51fcb5997ef130c873c65386e15 (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Soares da Silva (eliene.silva@fgv.br) on 2012-11-26T15:03:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FINAL THESIS_Sven Kämmerer.pdf: 4409442 bytes, checksum: f0b4d51fcb5997ef130c873c65386e15 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-26T15:16:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FINAL THESIS_Sven Kämmerer.pdf: 4409442 bytes, checksum: f0b4d51fcb5997ef130c873c65386e15 (MD5) Previous issue date: 2012-09-27 / This thesis develops and evaluates a business model for connected full electric vehicles (FEV) for the European market. Despite a promoting political environment, various barriers have thus far prevented the FEV from becoming a mass-market vehicle. Besides cost, the most noteworthy of these barriers is represented by range anxiety, a product of FEVs’ limited range, lacking availability of charging infrastructure, and long recharging times. Connected FEVs, which maintain a constant connection to the surrounding infrastructure, appear to be a promising element to overcome drivers’ range anxiety. Yet their successful application requires a well functioning FEV ecosystem which can only be created through the collaboration of various stakeholders such as original equipment manufacturers (OEM), first tier suppliers (FTS), charging infrastructure and service providers (CISP), utilities, communication enablers, and governments. This thesis explores and evaluates how a business model, jointly created by these stakeholders, could look like, i.e. how stakeholders could collaborate in the design of products, services, infrastructure, and advanced mobility management, to meet drivers with a sensible value proposition that is at least equivalent to that of internal combustion engine (ICE) cars. It suggests that this value proposition will be an end-2-end package provided by CISPs or OEMs that comprises mobility packages (incl. pay per mile plans, battery leasing, charging and battery swapping (BS) infrastructure) and FEVs equipped with an on-board unit (OBU) combined with additional services targeted at range anxiety reduction. From a theoretical point of view the thesis answers the question which business model framework is suitable for the development of a holistic, i.e. all stakeholder-comprising business model for connected FEVs and defines such a business model. In doing so the thesis provides the first comprehensive business model related research findings on connected FEVs, as prior works focused on the much less complex scenario featuring only 'offline' FEVs.

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_EduardodosSantos_M.pdf: 3795975 bytes, checksum: 57e8b74b69e23ca6a180dd32323f0a1e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Veículos Elétricos Híbridos representam, atualmente, uma alternativa para a redução do consumo de combustível fóssil utilizado pelos motores de combustão interna. Este trabalho analisa, em uma plataforma de simulação computacional e em condição experimental, o consumo de combustível de um veículo automotor, antes e após a hibridização. As simulações computacionais auxiliam, através de modelos matemáticos, um maior entendimento dos fenômenos físicos relacionados com os problemas de engenharia. Um modelo computacional bem elaborado possui um elevado grau de fidelidade em relação aos sistemas reais, tornando-se assim uma poderosa ferramenta de análise. A realização de experimentos, além de permitir uma comprovação de resultados, contribui para um refinamento dos modelos simulados. A tecnologia híbrida em estudo caracteriza-se pelo acoplamento de dois motores elétricos diretamente nas rodas traseiras do veículo. Por fim, busca-se a verificação da similaridade de comportamentos e/ou investigação de possíveis divergências entre o modelo matemático desenvolvido e os experimentos realizados. Um modelo de dinâmica veicular longitudinal descrito pela literatura é implementado no software Matlab/SimulinkTM e os resultados são comparados com os experimentos realizados em um dinamômetro de chassi / Abstract: Hybrid Electric Vehicles currently represent an alternative to reducing fossil fuel consumption used by internal combustion engines. This paper analyses, in a platform of computational simulation and also in experimental condition, the vehicle fuel consumption, before and after hybridization. It checks the similarity of behaviors and/or the investigation of possible differences between the developed mathematical model and experiments performed. Computer simulations help, through mathematical models, a better understanding of physical phenomena related to engineering problems. A well elaborated computer model has a high fidelity degree with the real systems, becoming a powerful analysis tool. The experiments besides allowing a proof of results, they contribute to a refinement of the simulated models. The hybrid technology under study is characterized by the coupling of two electric motors directly to the rear vehicle wheels. A model for the vehicle longitudinal dynamics described in the literature is implemented in Matlab/SimulinkTM software and the results are compared with the experiments performed on a chassis dynamometer / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia para o dimensionamento da potência tracionária em função do percurso percorrido por veículos elétricos, assim como realizar o projeto básico de uma máquina elétrica para suprir a carga tracionária exigida. Os cálculos foram realizados através de um algoritmo onde o usuário insere as variáveis mecânicas do veículo e recebe a potência e conjugado necessários, e o projeto elementar da máquina que deverá equipar o veículo. Realizou-se um estudo de caso a partir de uma scooter elétrica para validar os resultados, foi projetada uma máquina brushless dc com fluxo radial e rotor externo. Os resultados experimentais atenderam as espectativas de conjugado de 46 Nm, o máximo conjugado estático atingiu 48 Nm e a rotação a vazio obteve valor de 613 rpm à tensão nominal. Os ensaios de frenagem regenerativa com supercapacitores apresentaram resultados promissores com 50% da energia mecânica recebida durante a frenagem entregue na partida do veículo. / The present study aims to propose a methodology for the design of power traction depending on the distance traveled by electrical vehicles, and perform the basic design of an electrical machine to supply the traction load required. The calculations will be performed through an algorithm where the user enters the mechanical variables of the vehicle and receives the power and torque required and the basic machine design that should equip the vehicle. A case study was conducted for an electric scooter considering the designed dc brushless machine with radial flow and external rotor in order to validate the results. The experimental results met the target of 46 Nm of torque, the maximum static torque 48 Nm was reached, and the no-load rotation obtained was 613 rpm at nominal voltage. Regenerative braking tests with super capacitors showed a promising result: 50% of the received mechanical energy during braking was delivered to the vehicle starting.

Orientador: Prof. Dr. Thales Sousa / The world has been searching different sorts of technology to mitigate any energetic crises in function in a growing demand of energy, resulting by generation of pollutants from the actual energy source uses. Developments of new technology application as electric transport with rechargeable cell are actually trends to mitigate these problems, cooperating to reduce energetic and environmental issues. In order, the present work proposes a two electric vehicles study, emphasizing the different classification of each other, depending on how electric and combustion energies are integrated. Different promising technological trend are presented to enhance the driving autonomy from the vehicles as the different ways to storage of energy and fuel feeding methods. Otherwise, the impacts on distribution network, environmental impacts and economic impacts are defined. Ultimately, it¿s made analysis bidirectional battery charger to an electric vehicle, considering every charger module in coupled manner, as the practice must be provided. The charger is made-up by a CA/CC Full-bridge bidirectional converter with power factor controller PFC, and CA/CC Full-bridge bidirectional converter isolation properties. These converters work altogether, providing from the energy distribution network to charge a battery cell and providing energy from the battery cell to the energy distribution network. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / O mundo vem buscando diferentes tecnologias que mitiguem a possibilidade de uma crise energética, em função de uma demanda crescente de energia e uma crise ambiental, resultante das emissões de poluentes advinda das fontes de energia atualmente utilizadas. O desenvolvimento de novas tecnologias, como por exemplo, os meios de transporte elétricos recarregáveis, contribuem para que esses problemas sejam mitigados, colaborando para a minimização dos problemas energéticos e ambientais. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o estudo dos veículos elétricos, enfatizando as diferentes classificações dos mesmos, dependendo de como a energia elétrica e a energia de combustão são integradas. São apresentadas também, as tecnologias de geração de energia mais promissoras para o aumento de autonomia de condução, bem como as formas de armazenamento da energia e como os veículos elétricos são alimentados. Adicionalmente, são indicados os impactos dos veículos elétricos na rede de distribuição, os impactos ao ambiente e os impactos econômicos. Por último, é feita uma análise de um carregador de baterias bidirecional para um veículo elétrico, considerando todos os módulos do carregador de maneira acoplada, conforme deve ser previsto na pratica. O carregador esta composto por um conversor bidirecional CA/CC Full-Bridge com propriedades de correção de fator de potência e, um conversor bidirecional CC/CC Full-Bridge isolado. Estes conversores trabalham em conjunto fornecendo da rede de distribuição energia para carregar um banco de baterias e entregando energia das baterias à rede de distribuição.

O objetivo deste trabalho é avaliar qual seria o impacto da inserção dos veículos elétricos nos sistemas de distribuição de energia elétrica de duas distribuidoras brasileiras, a EDP Bandeirante e EDP ESCELSA. Como esta tecnologia ainda não se encontra em utilização no Brasil, será adotada uma abordagem prospectiva, de modo a projetar o crescimento da frota de veículos elétricos até o ano de 2020. Para que se possa simular em uma sub estação, qual será o impacto da adoção desta tecnologia. Utilizando-se das projeções de crescimento da frota, também serão quantificados o impacto na matriz energética nacional e nas emissões de gases do efeito estufa. / This work, aims to evaluate the impact of the electric vehicles insertion on two power distribution utilities, EDP Bandeirante and EDP ESCELSA. How the electric vehicles aren´t a reality on Brazil, an prospective approach will be adopted, to project the growth of the electric vehicles fleet until the 2020 year, so that can be simulated in one substation, the impact that would be caused by the adoption of this technology. Using these projections, the impact on Brazilian energetic matrix, and the greenhouse gas emissions will be calculated to.

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a aplicação, para sistema de frenagem veicular, de uma máquina elétrica sem escovas, de armadura toroidal, e fluxo magnético axial produzido por ímãs permanentes de terras raras, a chamada máquina Torus. A máquina foi construída no LMEAE e estudada inicialmente como motor em outro trabalho. Mas, para que se possa avaliar seu funcionamento em sistema de frenagem, o foco é do ponto de vista da máquina como gerador. São realizados testes dinâmicos e estáticos experimentalmente e modelo numérico pelo método dos elementos finitos com um formato de ímãs permanentes de seção setorial, possibilitando o comparativo com a versão anterior da máquina que empregou ímãs de seção quadrada. Mudanças físicas e no sistema de acionamento da máquina, e ensaios de frenagem dinâmica foram realizados. Modelagem analítica para indução magnética foi desenvolvida utilizando-se da técnica de Transformação Conforme. O trabalho busca apresentar as características da máquina e justificativas que demonstram o seu potencial de aplicabilidade em um subsistema veicular sob frenagem regenerativa e a capacidade de fornecimento de energia a um sistema de armazenamento com uma parte de energia cinética, ou seja, baterias e supercapacitores. / This work is carried out with the aim to study the application, by a vehicular braking system, of a brushless electrical machine with a toroidal armature core, and axial magnetic flux delivered by rare earth permanent magnets, the so-called Torus machine. The machine was built in the LMEAE, and previously studied as a motor by other work. However, in order to assess its performance in a braking system, the focus is the point of view of the machine as a generator. Static and dynamic tests are implemented as well as a numerical model by means of the finite element method, in order to compare the machine with sector poles permanent magnets and with square magnet poles. Physical changes and on the driving system of the machine, and dynamic braking tests are performed. The analytical modelling for the magnetic induction was developed using the technique of conformal transformation. The study aims to present the features of the machine and demonstrates its potential applicability to a vehicular subsystem under regenerative braking and the ability to supply an energy storage system with part of the kinetic energy, i.e. batteries and super capacitors.

O objetivo deste trabalho é avaliar qual seria o impacto da inserção dos veículos elétricos nos sistemas de distribuição de energia elétrica de duas distribuidoras brasileiras, a EDP Bandeirante e EDP ESCELSA. Como esta tecnologia ainda não se encontra em utilização no Brasil, será adotada uma abordagem prospectiva, de modo a projetar o crescimento da frota de veículos elétricos até o ano de 2020. Para que se possa simular em uma sub estação, qual será o impacto da adoção desta tecnologia. Utilizando-se das projeções de crescimento da frota, também serão quantificados o impacto na matriz energética nacional e nas emissões de gases do efeito estufa. / This work, aims to evaluate the impact of the electric vehicles insertion on two power distribution utilities, EDP Bandeirante and EDP ESCELSA. How the electric vehicles aren´t a reality on Brazil, an prospective approach will be adopted, to project the growth of the electric vehicles fleet until the 2020 year, so that can be simulated in one substation, the impact that would be caused by the adoption of this technology. Using these projections, the impact on Brazilian energetic matrix, and the greenhouse gas emissions will be calculated to.

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a aplicação, para sistema de frenagem veicular, de uma máquina elétrica sem escovas, de armadura toroidal, e fluxo magnético axial produzido por ímãs permanentes de terras raras, a chamada máquina Torus. A máquina foi construída no LMEAE e estudada inicialmente como motor em outro trabalho. Mas, para que se possa avaliar seu funcionamento em sistema de frenagem, o foco é do ponto de vista da máquina como gerador. São realizados testes dinâmicos e estáticos experimentalmente e modelo numérico pelo método dos elementos finitos com um formato de ímãs permanentes de seção setorial, possibilitando o comparativo com a versão anterior da máquina que empregou ímãs de seção quadrada. Mudanças físicas e no sistema de acionamento da máquina, e ensaios de frenagem dinâmica foram realizados. Modelagem analítica para indução magnética foi desenvolvida utilizando-se da técnica de Transformação Conforme. O trabalho busca apresentar as características da máquina e justificativas que demonstram o seu potencial de aplicabilidade em um subsistema veicular sob frenagem regenerativa e a capacidade de fornecimento de energia a um sistema de armazenamento com uma parte de energia cinética, ou seja, baterias e supercapacitores. / This work is carried out with the aim to study the application, by a vehicular braking system, of a brushless electrical machine with a toroidal armature core, and axial magnetic flux delivered by rare earth permanent magnets, the so-called Torus machine. The machine was built in the LMEAE, and previously studied as a motor by other work. However, in order to assess its performance in a braking system, the focus is the point of view of the machine as a generator. Static and dynamic tests are implemented as well as a numerical model by means of the finite element method, in order to compare the machine with sector poles permanent magnets and with square magnet poles. Physical changes and on the driving system of the machine, and dynamic braking tests are performed. The analytical modelling for the magnetic induction was developed using the technique of conformal transformation. The study aims to present the features of the machine and demonstrates its potential applicability to a vehicular subsystem under regenerative braking and the ability to supply an energy storage system with part of the kinetic energy, i.e. batteries and super capacitors.