Estudo comparativo dos sistemas de propulsão híbrido elétrico e elétrico puro num veículo automóvel utilitário de passageiros

Abstract

A realização deste estudo, tem como objetivo a otimização de um sistema de propulsão híbrida ou elétrica, comparando a sua rentabilidade económica na implementação de um veículo automóvel. Os dados do veículo automóvel utilizado no estudo foram de um Peugeot 206 com o motor de referência TU3JP-KFW de cilindrada 1361 . O dimensionamento do mesmo já fora anteriormente estudado por [Pita, 2011], no âmbito da sua Dissertação de Mestrado, visando uma otimização do motor de combustão interna e da caixa de velocidades para uma utilização citadina. Para tal, recorreu-se à simulação do ciclo de funcionamento das várias tipologias de sistema de propulsão utilizadas, através de um programa de simulação do ensaio NEDC (New European Driving Cycle) e UDC (Urban Driving Cycle). Contabilizando as variáveis envolvidas no estudo, o programa fornecia-nos resultados sobre o consumo de combustível do veículo, as emissões de dióxido de carbono do motor de combustão, energia elétrica consumida no regime de utilização do sistema de propulsão elétrico, autonomia do sistema de propulsão elétrico e custo do sistema de propulsão elétrico. Como dispositivo de armazenamento de energia elétrica dos veículos híbridos elétricos e veículos elétricos puros, foram objeto de estudo três tipos diferentes de baterias, de cinco marcas destintas. As baterias em estudo, foram as baterias de LiFePO4 das marcas A123, Thunder Sky, Winston Battery, as baterias de NiMH da marca Uniross e as baterias de chumbo da marca Classic Enersol 100. Com a análise dos custos dos sistemas de armazenamento de energia elétrica, motor elétrico, conversor AC-DC e DC-AC, a autonomia elétrica do veículo e o custo por unidade de energia elétrica pretende-se aferir qual a opção de sistema de propulsão mais viável para o veículo, bem como identificar quais as variáveis que mais influenciam a autonomia e o custo do sistema.

This study, aims at the optimization of a hybrid or electrical propulsion system, comparing their cost-effectiveness in the implementation of a motor vehicle. The vehicle’s data used in the study were from a Peugeot 206, with the engine reference TU3JP – KFW of displacement volume 1361 . The dimensions of this engine had been previously studied by [Pita, 2011], under his Master's Thesis, aimed at the optimization of internal combustion engine and gearbox for city use. For the purpose of the thesis, we run the simulations of the driving cycle for different typologies of the propulsion system used, using simulation software simulating the NEDC (New European Driving Cycle) and the UDC (Urban Driving Cycle). Accounting for the variables involved in the study, the results provided us with data on the fuel consumption of the vehicle, carbon dioxide emissions from the combustion engine, electric energy consumed by the electric propulsion system used, autonomy of the electric propulsion system and cost of the electric propulsion system. Three different types of batteries, of five diverse brands have been studied as storage device for electric energy for hybrid electric vehicles and pure electric vehicles. The batteries in study were LiFePO4 batteries from brands A123 brands, Thunder Sky, Winston Battery, NiMH batteries from brand Uniross and lead batteries brand Classic Enersol 100. With the analysis of the costs of the storage systems of electric energy, electric motor, converter AC-DC and DC-AC, the electric range of the vehicle, cost per unit of electric energy, it is intended to assess the most viable propulsion system option for the vehicle, as well as identify the variables that have a large influence on the vehicle autonomy and the system cost.