Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:20:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331905.pdf: 6498042 bytes, checksum: 83d8a2bf256d91ba96208f54191901c8 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia de análise do balanço da geração fotovoltaica de energia elétrica integrada à edificação em redes elétricas inteligentes. Foram analisados cenários nos quais cargas, geradores e dispositivos de armazenamento de energia operam em conjunto, de forma interconectada através de mecanismos de comunicação que possibilitam a interoperabilidade. Esta característica da nova arquitetura das redes de distribuição altera o paradigma tradicional, onde a geração acompanha a evolução do consumo, para uma situação em que o balanço de energia permite acomodar as melhores possibilidades de geração de energia, visando a melhor forma de operação do sistema elétrico. Para desenvolver este estudo foi analisado um sistema composto por um gerador solar fotovoltaico de 1 MWp que contribui para o abastecimento da edificação onde está inserido, uma frota de veículos elétricos do tipo plug-in, que injetam o excedente da energia armazenada em suas baterias na rede elétrica em períodos estrategicamente definidos e controlados pela rede inteligente, e foi analisada a possibilidade de utilizar um gerador a diesel que será acionado em última instância para modular picos de demanda.Foram definidas fases no decorrer do período de um dia com características particulares de custo de energia da concessionária, disponibilidade de irradiação solar e ociosidade da rede.O gerenciamento deste sistema visa obter o maior desempenho dos componentes e melhor aproveitamento desta energia, resultando em aumento da confiabilidade do sistema, redução do pico de demanda e melhoria da capacidade da rede para a gestão distribuída de fontes renováveis de energia.<br> / Abstract: The present work aims to develop a methodology for assessing the balance of the photovoltaic electricity generation integrated onto a building in smart grids. Scenarios were analyzed in which loads, generators and energy storage devices operate together, interconnected by communication mechanisms that enable interoperability. This new architecture feature of the distribution networks changes the traditional paradigm, where energy generation follows the evolution of consumption, to a situation where the power management allows searching best opportunities for power generation, seeking the best way to operate the electrical system.To develop this study a 1 MWp photovoltaic solar generator was analyzed, which supplies the building, plug-in electric vehicles that will inject the excess energy stored in the batteries on the grid. The possibility of using a diesel generator that will be triggered ultimately to modulate demand peaks was also analyzed.Stages were defined along the period of one day with particular characteristics of an utility power cost, availability of solar irradiation and idleness of the standard grid.The system management aims at obtaining the highest performance and better use of this energy, resulting in increased system reliability, reduced peak demand and improvement of grid capacity for distributed management of renewable energy sources.

Resumo: Este trabalho tem como objetivo analisar o impacto que o crescimento da frota de veículos elétricos causará nas decisões de investimento e O&M das concessionárias de distribuição de energia elétrica. São apresentados os modelos de veículos elétricos disponíveis no mercado e são feitas análises sobre o seu consumo de energia elétrica e sua capacidade de interagir com as redes de distribuição. Abordam-se, também, os benefícios possíveis com o aproveitamento da capacidade de armazenamento de energia de suas baterias. Os impactos são analisados em termos de mudanças nas curvas de carga do sistema, comportamento de tensões nodais e perdas nas linhas da rede de distribuição, através da aplicação do método de simulação de Monte Carlo aplicado a um modelo determinístico da rede, baseado no cálculo do fluxo de potência pelo método da soma de potências. Os resultados e gráficos apresentados foram obtidos com a utilização de um software desenvolvido em linguagem MATLAB® e, inicialmente, permitem concluir que os impactos serão relevantes, a partir de níveis de participação de 10% de veículos elétricos no mercado, e implicarão na necessidade de novas estratégias para o planejamento da expansão da rede, sob os aspectos técnico, econômico e financeiro.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:04:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295141.pdf: 7173108 bytes, checksum: edf3a75d65ee785e89e7af17b980f362 (MD5) / Ao longo dos últimos anos, a geração centralizada de energia elétrica tem sido o modelo tradicionalmente utilizado no Brasil. Porém, com a crescente preocupação com as questões energéticas e ambientais,a geração distribuída tem despontado como uma opção para o setor elétrico, pois a geração ocorre de forma descentralizada, com unidades geradoras de pequeno porte, que podem otimizar o sistema de geração, transmissão e distribuição. Diferentes tecnologias podem ser utilizadas na forma de geração distribuída e dentre elas pode-se destacar os geradores solares fotovoltaicos, que geram eletricidade a partir da luz do sol através do efeito fotovoltaico. Embora não sejam geradores, os veículos elétricos ao serem conectados em uma tomada elétrica residencial, comercial ou industrial que fará parte de uma rede elétrica inteligente (smart grid), poderão ser utilizados como um gerador distribuído em momentos estratégicos, podendo contribuir para a redução do pico de demanda do alimentador no horário de ponta Este trabalho tem como objetivo avaliar a interação degeradores solares fotovoltaicos e veículos elétricos conectados à rede elétrica pública. Dessa forma, foi analisada a potencial contribuição energética dos veículos elétricos, no horário de ponta, para o alimentador TDE05 que abastece os bairros Santa Mônica, Córrego Grande e Trindade, na cidade de Florianópolis - SC, e que apresenta pico de consumo noturno. Além disso, foi analisado o potencial de geração de geradores solares fotovoltaicos instalados nas coberturas dos prédios da Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, que abrigam os usuários de um grande grupo de veículos (os quais poderiam ser elétricos), a fim de verificar a sua contribuição para a recarga desses veículos e o impacto energético para o alimentador TDE06 que atende a região da universidade. Os resultados mostraram que a atuação dos veículos elétricos como geradores distribuídos (V2G) pode modelar de forma positiva a curva de demanda do alimentador, quando conectados à rede elétrica pública. A partir das análises verificou-se também que para a maior parte dos meses a recarga dos veículos elétricos no período da madrugada não representa um problema para a rede elétrica, pois não há ocorrência de picos de demanda superiores ao pico de demanda noturno do alimentador, exceto em dias muito quentes, tipicamente verificados nos meses de verão. Os estudos mostraram também a potencialidade da utilização dos veículos elétricos como dispositivos de armazenamento de energia gerada pelos geradores fotovoltaicos nas coberturas dos prédios da UFSC, visto que na maior parte do tempo os veículos permanecem estacionados. Observou-se que geradores solares fotovoltaicos integrados às coberturas dos prédios existentes na UFSC podem contribuir para a redução da curva de demanda do alimentador TDE06, uma vez que a geração solar é concomitante com o horário de maior consumo dos prédios da universidade (perfil de demanda diurno). Em vários dias verificou-se a possibilidade de injetar na rede elétrica o excedente da geração de energia, e caso houvesse um sistema de tarifação apropriado, essa energia poderia ser vendida à concessionária local. / However with the increasing preoccupation referring energy production and the environment, decentralized energy generation is appointing to an interesting alternative for the electrical grid. This because the small units of power generation units are able to contribute to the generation, transmission and distribution of electric energy. Different technologies can be used as distributed generation units and a favorite among them are photovoltaic solar generators, which generate to electricity from sunlight through the photovoltaic effect. Although they are not distributed generators, electric vehicles to be connected to an outlet of the residential commercial or industrial grid, can be used as a distributed generators at strategic times within a smart grid, contributing to the reduction of feeder peak demand at peak hours. This study aims to evaluate the interaction of photovoltaic generators and electric vehicles connected to the public grid. Therefore, for the feeder that supplies the neighborhoods TDE05 Santa Monica, Córrego Grande and Trindade, in Florianópolis - SC, which has peak evening consumption the potential energy contribution of electric vehicles during peak horary was analyzed. In addition, we analyzed the generation potential of photovoltaic systems on the roof tops of the buildings of the Universidade Federal de Santa Catarina # UFSC which are supposed to feed charging units of a large group of electric vehicles, in order to verify the their contribution to recharge these vehicles and impact energy to the university grid feeder TDE06.The results showed that the usage of the energy from accumulators of electric vehicles for distributed generation (V2G) can positively shape the demand curve of the feeder, when connected to the public grid. It was also observed that for most months the recharging process of the electric vehicles during the early morning hours is not a problem for the residential grid. This because the peak power of the electrical was not increased except on very hot days, typically seen in the summer months. The potential use of electric vehicles as storage devices for power generated by photovoltaic generators on the roofs of the buildings of the UFSC, since most of the time vehicles are parked. It was also observed that rooftop integrated photovoltaic generators contribute to the reduction of the power demand curve at TDE06 feeder, since solar generation is concomitant with the time of highest consumption of university buildings. In several days there it was observed that the PV-power generation was higher than the power consumption of the University feeder TDE06 delivering a power surplus to the electrical grid.

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:52:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-10-24Bitstream added on 2015-05-14T16:59:44Z : No. of bitstreams: 1 000823410.pdf: 5639289 bytes, checksum: 84030c2f3c6494412663683ce97cc2f4 (MD5) / Com a evolução da tecnologia das baterias, a indústria automobilística percebeu o potencial promissor dos veículos elétricos e vem investindo fortemente em carros de passeio, oferecendo o veículo híbrido (combustível líquido e eletricidade) como atrativo ao público mais conservador, além de trabalhar na evolução do sistema elétrico dos automotores. Com perspectivas de um futuro não muito distante no Brasil, este trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de gerenciamento de energia entre um banco de baterias de íons de lítio e supercapacitores, englobando o processo de frenagem regenerativa. A topologia de condicionamento de energia empregada consiste na conexão em cascata de dois conversores CC-CC bidirecionais de energia elétrica, cuja função é o controle da transferência de potência entre os armazenadores de energia supracitados e a máquina de tração do veículo. A energia recuperada, através da operação da máquina de tração como gerador, é armazenada nos acumuladores de energia, sendo o fluxo de energia dependente do nível de carga de cada acumulador. Para o desenvolvimento da lógica de controle do sistema, as características de carga e capacidade de transferência de potência dos elementos acumuladores de energia elétrica é levada em consideração, uma vez que é empregado um sistema híbrido de armazenadores de energia (baterias/supercapacitores), aproveitando as vantagens de cada uma das tecnologias. Para a etapa de simulação e análise da lógica de controle e para o gerenciamento do sistema, a plataforma Matlab/Simulink ® foi escolhida em função da facilidade de prototipagem através da plataforma de implementação DSpace ® . Como resultado prático desse trabalho, um protótipo de baixa escala contemplando lógica programável de gerenciamento de energia foi desenvolvido, tendo como vantagem a flexibilidade de implementação de novas ... / With the batteries’ technology evolution, the automobile industries noted the vehicle’s promising potential and comes strongly investing in passenger cars, offering the hybrid electric vehicles (liquid and electricity fuels), attracting the more conservative public, besides working on the evolution of automotive electrical systems. With prospects of a not too distant future in Brazil, this work is the development of energy management system between a battery and a supercapacitor packs, including regenerative breaking process. The electrical energy conditioning topology adopted is the cascaded configuration of two bidirectional DC- DC converters, which provide the energy power flow between energy storage components aforementioned and the vehicle traction machine. The regenerated energy, drawn from the traction machine in generator mode, is stored in the power conditioners, where the power flux depends on the charge condition of each one of the conditioners. For the control logic development, the storage system characteristics and the conditioners power transfer capacity are considered, once a hybrid energy storage system (batteries/supercapacitors) is used, taking into account the advantages of each technology. For simulation analysis and control logic management system, the Matlab/Simulink ® software was chosen because its integration to the DSpace ® platform and implementation easiness. The practical results involve a small-scale prototype, covering a programmable energy management logic, with the advantage of allowing the flexibility of new management roles implementation through programming functions

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:33Z : No. of bitstreams: 1 000836334.pdf: 1535440 bytes, checksum: 8662c660666cc734fb6a0b7771db7959 (MD5) / Esta dissertação apresenta a modelação, metodologia de projeto e os principais resultados de simulação para um elemento eletromagnético de transmissão indutiva de energia elétrica sem fios, aplicado em postos de abastecimento de Veículos Elétricos (VE) puros. A estrutura proposta é composta por no mínimo dois indutores, sendo um deles o emissor e o outro o receptor de energia. Realizou-se uma revisão bibliográfica das estruturas dos sistemas utilizados para a transmissão de energia eletromagnética sem fios (wireless) e, predominantemente, as mesmas utilizam-se de indutores com formatos espirais cilíndricos ou quadrados, para formar os elementos para transmissão de energia. Neste contexto, este trabalho baseou-se apenas em indutores com formato espiral cilíndrico, sendo estes analisados com base nas teorias do eletromagnetismo, partindo-se da Lei de Biot Savart e da Terceira Lei de Maxwell, com o intuito de obter-se os principais parâmetros de projeto para o elemento de transferência indutiva de potência (IPT - Inductive Power Transfer), quais sejam: Indutância Mútua (emissor/receptor), Indutância Própria (emissor) e Fator de Acoplamento (emissor/receptor). A fim de comprovar a exatidão da metodologia teórica desenvolvida, adotaram-se modelos computacionais utilizando-se o software Comsol ®, onde se construiu o modelo físico do elemento de transmissão de energia (IPT), para cada caso analisado. Os resultados obtidos decorrentes da modelação teórica proposta são inéditos e o trabalho pioneiro em determinar algebricamente um método de cálculo para o acoplamento mútuo entre indutores com geometrias espirais cilíndricas que, quando comparados com os resultados de simulações obtidos através do Comsol ®, demonstraram-se praticamente exatos. Considerando-se a aplicação num estudo de caso de transmissão de energia sem fios (WPT - Wireless Power Transfer), para um Veículo Elétrico (VE) puro em escala... / This work proposes a modeling, design methodology and shows the main simulation results to the development of a Wireless Power Transmission (WPT) element, applied to pure Electric Vehicles (EV). The proposed structure is composed of at least two inductors, composing a transmitter and an energy receiver with weak magnetic coupling among them, considering a far-field energy-transfer method. Considering a literature review for the structures of the systems used for Wireless Power Transmission (WPT), it was observed the use of cylindrical spiral or square shapes, predominantly, in order to compose the inductive elements for power transmission. In this context, this work was based only on inductors with cylindrical spiral shape, which was analyzed based on electromagnetism theories. The proposed methodology starts from the Biot Savart Law and the Third Maxwell Law, in order to obtain the key design parameters for the inductive power transfer element (IPT - Inductive Power Transfer), which are: Mutual Inductance (transmitter / receiver), Self Inductance (transmitter) and Coupling Factor (transmitter / receiver). In order to prove the accuracy of the developed theoretical methodology, was adopted a computational model using the Comsol® software, considering a physical model for the designed IPT element. The results obtained from the proposed theoretical modeling are original and this is a pioneering work in determining algebraically a calculation method for mutual coupling between cylindrical spiral inductors that, when compared with the simulation results obtained by Comsol®, demonstrated practically exact. Furthermore, considering the application in a small-scale case study to WPT, for a pure Electric Vehicle (EV), an important contribution presented in this work is the analysis of arrangements for the inductive element of power transmitter, presenting its advantages and disadvantages and the best configuration for the case study. It should ...

[pt] A mobilidade urbana possui significativa interação com o meio ambiente, seja através dos recursos extraídos para produção e abastecimento de frotas automotivas ou da poluição promovida pela circulação e descarte de resíduos. Sendo do conhecimento geral que os principais combustíveis utilizados atualmente são oriundos de fontes naturais finitas e de alto impacto ambiental, faz-se necessário a avaliação de outras alternativas de propulsão dos meios de transporte. Dentro dessas condições os veículos elétricos e os veículos movidos à etanol apresentam-se como opções consistentes sob o aspecto sustentável. A abordagem desenvolvida contempla as interações entre as matrizes energéticas e elétricas, as emissões de CO2 dos diferentes tipos de propulsão, tendo em vista o comportamento de cada um desses fatores nos seguintes países: Estados Unidos, Alemanha, China, Japão, Índia e em especial o Brasil. Dessa forma, objetiva-se determinar o tipo de transporte individual com menor grau de emissões de CO2. / [en] The urban mobility has a significant interaction with the environment, it can be through resources extraction to manufacturing and to fuel automobile fleets or by pollution caused by its circulation and the waste disposal. Being common knowledge that the main fuel used nowadays are made of finite natural resources and its environmental impact, it is necessary to evaluate other alternatives to the propulsion of transportation facilities. Regarding these conditions the electrical vehicle and the ethanol powered vehicles presented themselves as consistent options from a sustainable perspective. The approach developed contemplate the interactions between the energetic and electric matrix, the CO2 emissions and the different kind of propulsion, taking care about the behavior of each factor in the following countries: USA, Germany, China, Japan, India and in special, Brazil. Therefore, is aimed to define which kind of transportation has the lower amount of CO2 released in the environment.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:15Z : No. of bitstreams: 1 000839230.pdf: 1998465 bytes, checksum: 9fae8ade3a865eaef8c718bc4784dce5 (MD5) / O problema do carregamento de veículos elétricos consiste em determinar a programação ótima da recarga dos PEVs (do inglês Plug-in Electric Vehicles) de forma que o custo de operação seja minimizado e as condições de operação do sistema de distribuição de energia elétrica (SDEE) sejam satisfeitas. Neste trabalho são propostas as técnicas de otimização metaheurística: Busca Tabu e GRASP para resolver o problema da coordenação do carregamento de veículos elétricos em sistemas de distribuição, modelado como um problema de programação não linear inteira mista. Posteriormente, é proposto um algoritmo híbrido chamado GRASP-BT com o objetivo principal de melhorar as soluções obtidas com as metodologias Busca Tabu e GRASP. As soluções propostas pelas metaheurísticas desenvolvidas neste trabalho indicam os períodos de tempo em que deve ser carregado cada veículo ligado no SDEE, minimizando os custos totais de operação, satisfazendo as restrições operacionais do SDEE, considerando prioridade de carregamento dos PEVs e permitindo a entrega de soluções de qualidade em tempo real. Para demonstrar a eficiência da metodologia proposta e a adaptação de cada metaheurística na resolução do problema, foi usado um sistema teste de 449 nós que considera os sistemas primário e secundário do SDEE e duas fontes de geração distribuída. Os testes são feitos com níveis de 47% e 63% de penetração de PEVs dentro do sistema / The main objective of the plug-in electric vehicles (PEV) charging problem is to determine the optimal schedule for charging the PEV batteries with the aim of minimizing the total operational cost of the electrical distribution system in order to obtain an efficient and secure system operation. The optimization techniques used to resolve the plug-in electric vehicles charging problem on electrical distribution systems are two metaheuristic: Tabu Search and GRASP. The mathematical model used to represent the PEV charging problem is a mixed-integer nonlinear programing problem. On the other hand, a hybrid algorithm named GRASP-BT is also proposed in order to improve the solutions obtained by the Tabu Search and GRASP methodologies. The solutions found by the proposed methodologies designate the time periods where each PEV battery connected to the electrical distribution system need to be charged, minimizing the total operational costs, satisfying the operational constraints, considering PEV charging priority and providing quality solution on real time. In order to show the efficiency of the proposed methodologies, a 449 nodes test system with HV and LV network and two sources of distributed generation are used. Test cases consider a 47% and a 63% of PEV penetration

[pt] Utilização de veículos elétricos no transport e rodoviário de cargas e os desafios para implementação no Brasil discute as principais políticas públicas internacionais bem sucedidas voltadas para a expansão da frota de veículos elétricos para o transporte rodoviário de carga e como tais políticas pode riam ser adaptadas ao modelo de negócio brasileiro. Análises sobre as principais políticas públicas em mercados estrangeiros que resultaram em incentivos fiscais, expansão da infraestrutura existente e fomento de novos negócios na transição da frota de veículos convencionais para veículos elétricos, além de estudo sobre as possíveis adaptações que a legislação brasileira permite para que essas políticas possam ser adaptadas ao mercado nacional são os principais desafios para o setor. Os administradores públicos possuem o desafio de promover a sustentabilidade, capaz de proporcionar qualidade de vida à população e garantir que os sistemas de distribuição de bens urbanos atendam com eficiência as necessidades das cidades. Entretanto, embora a eletrificação , forma internacionalmente vista como alternativa à produção de gás carbônico, e outros chamados gases de efeito estufa, desde que a produção de eletricidade seja vista como essencialmente limpa, surja como a principal alternativa para melhorar a eficiência energética, muitos países ainda não implementaram políticas públicas para dinamizar a transição de suas respectivas frotas. Os resultados da pesquisa podem contribuir com futuros estudos sobre adequação de políticas públicas bem sucedidas e possíveis adaptações ao modelo de negócio brasileiro no setor do transporte rodoviário de carga com enfoque na mobilidade urbana sustentável. / [en] This research discusses the main successful international public policies aimed at expanding the fleet of electric vehicles for road freight transport and how these policies could be adapted to the Brazilian business model. Analysis of the main public policies in foreign markets that resulted in tax incentives, expansion of the existing infrastructure and promotion of new businesses in the transition from the fle et of conventional vehicles to electric vehicles, in addition to a study on the possible adaptations that the Brazilia n legislation allows for these policies can be adapted to the national market are the main challenges for the sector. Society is increasin gly demanding in terms of sustainability and, in addition, public administrators have the challenge of promoting sustainable mobility, capable of providing quality of life to the population and ensuring that the systems of distribution of urban goods effic iently me et the needs of the population in the cities. However, although electrification appears as the main alternative to improve energy efficiency and reduce the emission of atmospheric pollutants and greenhouse gases, many countries have not yet implem ented public policies to streamline the transition of their respective fleets. The results of the research may contribute to future studies on the adequacy of successful public policies and possible adaptations to the Brazilian business model in the road f reight transport sector with a focus on sustainable urban mobility.

[pt] A crescente demanda por sistemas de transporte autônomos e inteligentes exige o desenvolvimento de técnicas avançadas de controle e estimativa, visando garantir operações seguras e eficientes. Devido à natureza não linear da dinâmica veicular e seus fenômenos característicos, os métodos clássicos de estimativa e controle podem não alcançar resultados adequados, o que incentiva a pesquisa de novos algoritmos. Por algumas contribuições, a primeira parte deste trabalho trata de algoritmos de estimação, tanto para identificação de parâmetros invariantes no tempo, quanto para estimação de estados e parâmetros variantes no tempo. Especial destaque é dados aos algoritmos de Estimação de Estados por Horizonte Móvel (MHSE), que se apresenta como robusto e preciso, devido ao problema de otimização com restrição em que se baseia. Este algoritmo é avaliado em dinâmica longitudinal de veículos, para estimativa de deslizamento longitudinal e coeficiente de atrito pneu-estrada. Apesar de sua eficiência, o alto custo computacional torna necessária a busca por alternativas sub-ótimas, e o emprego de Redes Neurais que mapeiam os resultados da otimização é uma solução promissora, que é tratada como Estimação por Horizonte Móvel com Redes Neurais (NNMHE). O NNMHE é avaliado em uma estimativa do estado de carga (SOC) de baterias para veículos elétricos, demonstrando, através de dados experimentais, que o NNMHE emula com precisão o problema de otimização e a literatura indica sua aplicação efetiva em hardwares embarcados. Por fim, é apresentada uma contribuição sobre o controle preditivo baseado em modelo não linear (NMPC). É proposto e avaliado seu uso compondo uma nova estrutura de controle hierárquica para veículos elétricos com motores independentes nas rodas, através do qual é possível controlar adequadamente o veículo em tarefas de rastreamento de velocidade e trajetória, com reduzido esforço computacional. O controle é avaliado usando dados experimentais de pneus obtidos, que aproximam a simulação de situações reais. / [en] The rising demand of autonomous and intelligent transportation systems requires the development of advanced control and estimation techniques, aiming to ensure safety and efficient operations. Due to the nonlinear nature of vehicle dynamics and its characteristic phenomena, classical estimation and control methods may not achieve adequate results, which encourages the research of novel algorithms. By some contributions, the first part of this work deals with estimation algorithms, both for identification of time invariant parameters and for estimation of states and time varying parameters. Special emphasis is given to Moving-Horizon State Estimation (MHSE), which is presented to be robust and accurate, due to the constrained optimization problem on which it is based. This algorithm is evaluated in vehicle longitudinal dynamics, for slip and tire-road friction estimation. Despite its efficiency, the high computational cost makes it necessary to search for suboptimal alternatives, and the employ of a Neural Networks that maps the optimization results is a promising solution, which is treated as Neural Networks Moving-Horizon Estimation (NNMHE). The NNMHE is evaluated on a state-of-charge (SOC) estimation of batteries for electric vehicles, demonstrating, through experimental data, that the NNMHE emulates accurately the optimization problem, and the literature indicates its effectively application on embedded hardware. Finally, a contribution about Nonlinear Model-based Predictive Control (NMPC) is presented. It is proposed and evaluated its use compounding a novel hierarchical control framework for electric vehicles with independent in-wheel motors, through which it is possible to adequately control the vehicle on velocity and path tracking tasks, with reduced computational effort. The control is evaluated using experimental obtained tire data, which approaches the simulation to real situations.