Frenagem RegenerativaBruno Carlos Ribeiro Monteiro Lucas Pinheiro MottaBraslia, 09 de julho de 2015

INTRODUOO que frenagem regenerativa?Motor eltrico operando como geradorProduzindo torque contrrio ao movimentoForando a frenagem do veculoEnergia eltrica produzida enviada bateria

OBJETIVOS DO TRABALHOModelar trs arquiteturas de veculo: convencional, EV e HEV, comparando com a realidadeUtilizar o OpenModelica para as modelagens e simulaesComparar o efeito da frenagem regenerativa na autonomia do EV e no consumo de combustvel do HEV

MODELAGEM Descrever a dinmica do veculo por meio de equaes: A entrada para simulao um ciclo de velocidadesModos de operao:

MODELAGEMO modo de operao determina o fluxo de potnciaModo Eltrico

MODELAGEMO modo de operao determina o fluxo de potnciaModo Regenerativo

MODELAGEMO modo de operao determina o fluxo de potnciaModo Convencional

MODELAGEMO modo de operao determina o fluxo de potnciaCarregando a bateria

MODELAGEMO modo de operao determina o fluxo de potnciaMotor assistido

MODELAGEMFrenagem Regenerativa em srie:tima recuperao de energia

Potncias nas rodas e potncias nas fontes

MODELAGEM

FERRAMENTA UTILIZADA - MODELICALinguagem com cdigo aberto e orientada a objetos, tal como C++ e JavaLinguagem para modelar sistemas fsicos complexosAplicvel em vrios domnios da engenharia (sistemas mecnicos, hidrulicos, eltricos, trmicos e de controle)Permite modelagem de sistemas no causais, simplificado a modelagem por meio de conexes ou de equaes mais simplificadasLinguagem com semelhanas com o Matlab e to eficiente como linguagem C

FERRAMENTA UTILIZADA - MODELICAConexes fsicas entre modelos podem ser feitas com uso da classe connector

FERRAMENTA UTILIZADA - MODELICAConexes fsicas entre modelos podem ser feitas com uso da classe connector

FERRAMENTA UTILIZADA - MODELICAConexes fsicas entre modelos podem ser feitas com uso da classe connector

FERRAMENTA UTILIZADA - MODELICAComparativo do tempo de desenvolvimento de novos projetos com Modelica e com outras ferramentas

METODOLOGIA ADOTADAModelagem de trs veculos diferentes:Veculo convencional a combusto baseado no Focus 2.0EV baseado no Renault ZoeHEV inspirado no Toyota PriusDefinio de trs ciclos de velocidade tpicos:Ciclo totalmente urbano (Federal Test Procedures- FTP-75 Urban)Ciclo totalmente rodovirio (Federal Test Procedures- FTP-75 Highway)Ciclo Misto (New European Driving Cycle-NEDC)

METODOLOGIA ADOTADAImagem dos trs ciclos analisadosCiclo FTP-75 Urban

METODOLOGIA ADOTADAImagem dos trs ciclos analisadosCiclo FTP-75 Highway

METODOLOGIA ADOTADAImagem dos trs ciclos analisadosCiclo NEDC

METODOLOGIA ADOTADAFerramentas UtilizadasModelagem e simulao em linguagem Modelica dos trs veculosModelagem e simulao utilizando OMEDIT por meio de equaes (modelagem no-causal)Modelagem e simulao em Matlab somente para fins de comparaoEnsaios realizadosDesenvolvimento de modelo e simulao para veculo convencional (ICE)Modelagem e Simulao de um EV com e sem frenagem regenerativaModelagem e Simulao de um HEV com e sem frenagem regenerativa

Resultados para o veculo convencional (ICE)Consumo de combustvel dos trs ciclosConsumo de combustvel de 9,62 km/L para NEDC; Consumo de combustvel de 9,22 km/L para FTP-75 UrbanConsumo de combustvel de 11,7 km/L para FTP-75 HighwayEnergia dissipada durante frenagem2,7 MJ dissipado para FTP-75 Urban 1 MJ dissipado para ciclo NEDC480 kJ dissipado para FTP-75 Highway

PRINCIPAIS RESULTADOS

Energia dissipada frenagem (J) vs tempo (s) Veculo convencional (ICE)Imagem da energia dissipada no FTP-75 Urban (maior valor dos trs ciclos)

PRINCIPAIS RESULTADOS

PRINCIPAIS RESULTADOSResultados para EVAutonomia da bateria com frenagem regenerativaAutonomia de bateria de 111 km para NEDCAutonomia de bateria de 129 km FTP-75 UrbanAutonomia de bateria de 111 km FTP-75 Highway Autonomia da bateria sem frenagem regenerativaAutonomia de 102 km para NEDCAutonomia de 109 km para FTP-75 UrbanAutonomia de 109 km para FTP-75 Highway

PRINCIPAIS RESULTADOSVeculo EV Imagem SOC vs time para FTP-75 Urban com e sem regenerao (melhor autonomia)SOC vs time com e sem regenerao FTP-75 Urban

PRINCIPAIS RESULTADOSResultados para HEVConsumo de combustvel com frenagem regenerativaConsumo de 24,5 km/L para NEDCConsumo de 29 km/L para FTP-75 UrbanConsumo de 22km/L para FTP-75 HighwayConsumo de combustvel sem frenagem regenerativaConsumo de 23km/L para NEDC; Consumo de 24 km/L para FTP-75 Urban e Consumo de 20 km/L para FTP-75 Highway

PRINCIPAIS RESULTADOSEnergias regeneradas trs ciclosVeculo HEV Imagem das energias regeneradas para os trs ciclos

CONCLUSESModelo suficientemente preciso e apresenta resultados de consumo e de autonomia dos trs veculos prximos da realidadeVeculo convencional apresentou melhor consumo na rodovia e pior na cidadeFrenagem regenerativa aumenta a autonomia dos EV de 10% a 20% com efeito maior em percursos urbanos e pior em rodoviasFrenagem regenerativa contribui para melhoria do consumo dos HEV de 10% a 25% em especial nos percursos urbanos e contribui menos nos percursos rodovirios