Design of a cooling system for an all-terrain electric vehicle for firefighting

Abstract

No contexto atual, o aumento dos incêndios é uma preocupação crescente a nível mundial, uma vez que podem causar danos significativos a propriedades, comunidades e ecossistemas. Aliado a isto, continua-se a assistir a uma exposição enorme, por parte dos bombeiros, aos perigos inerentes provocados pelos incêndios.Tudo isto, leva a que os robôs de combate e prevenção a incêndios, sejam uma realidade cada vez maior. Não só os robôs retiram algum risco aos bombeiros, como também são mais eficientes.Sendo um robô, constituído por diversos componentes elétricos, é muito importante que esses componentes possuam um bom desempenho, fiabilidade e durem bastante tempo. Estas características dependem principalmente da temperatura, o que torna de extrema importância, garantir que os componentes elétricos operem entre determinados intervalos de temperatura, principalmente quando o robot está em situação de incendio, onde as temperaturas são elevadas.Esta dissertação tem como objetivo, contribuir para o desenvolvimento de um veículo 100% elétrico autónomo todo-o-terreno, concebendo um sistema de arrefecimento que permita o veículo desempenhar funções de gestão florestal, mas acima de tudo que consiga operar em condições de temperaturas elevadas.Este trabalho inicia com uma investigação do estado-de-arte sobre as diferentes estratégias de arrefecimento dos componentes elétricos, baterias e motores elétricos, e possíveis sistemas de arrefecimento.Foi idealizado um sistema de arrefecimento, com base na investigação feita. Com base nesse sistema, foram realizados cálculos, que levaram à escolha dos componentes necessários para o sistema proposto. Além disso, foi feita uma proposta para o sistema de controlo capaz de satisfazer as necessidades do sistema de arrefecimento.

In the current context, the increase in wildfires is a growing concern worldwide, as they can cause significant damage to property, communities, and ecosystems. In addition, firefighters continue to be exposed to the inherent dangers of wildfires.All this means that firefighting and fire prevention robots are a growing reality. Not only do robots take some risk away from firefighters, as they are also more efficient.Since a robot is made up of several electrical components, it is very important that these components perform well, are reliable, and last a long time. These characteristics depend mainly on temperature, which makes it extremely important to ensure that the electrical components operate within certain temperature ranges, especially when the robot is in a fire situation, where temperatures are high.This dissertation aims to contribute to the development of a 100% electric autonomous all-terrain vehicle, designing a cooling system that allows the vehicle to perform forest management functions, but above all that can operate in high temperature conditions.This work starts with a state-of-the-art investigation of the different cooling strategies for the electric components, batteries and electric motors, and possible cooling systems.Based on the research, a cooling system was devised. Based on this system, calculations were performed, which led to the choice of the necessary components for the proposed system. In addition, a proposal was made for the control system capable of meeting the needs of the cooling system.