Menu
A demanda de energia elétrica nos veículos pesados continua a aumentar devido à introdução de novos parâmetros de economia de combustível, redução de emissões de gases na atmosfera, segurança e conforto. Estas novas cargas elétricas, que vêm aumentando desde os anos noventa, têm produzido um incremento nas falhas precoces das baterias numa taxa muito além do esperado pelos fabricantes. De acordo com a empresa de baterias Rondopar, as reclamações por parte dos clientes destes veículos têm aumentando exponencialmente. O presente trabalho avaliou o regime ao qual as baterias utilizadas em ônibus urbanos estão sendo submetidas na cidade de São Paulo, uma das cidades com o pior trânsito do Brasil, identificando as principais causas destas falhas. As baterias comuns de um ônibus urbano, tiveram os valores de tensão e corrente registrados durante 23 dias seguidos. Observou-se na análise de dados que o consumo de energia das baterias com o veículo parado chega a ser 10 vezes maior do que a energia necessária para as operações de arranque. A descarga das baterias com o veículo desligado atingiu valores superiores a 16% da sua capacidade. Esses valores levaram a outra constatação no que diz respeito ao “State of Charge” das baterias. Devido a estas descargas causadas pelas cargas auxiliares do veículo, foi observado que, em 70% das operações de arranques, o estado de carga da bateria era inferior a 50%. Neste trabalho são apresentadas duas soluções para estes problemas. A primeira proposta foi a utilização de uma nova bateria, chamada de bateria híbrida, a qual apresenta características tanto das baterias de arranque como das tracionárias. Esta bateria foi submetida a um conjunto de testes segundo a norma SAE J2185, específicos para validação de baterias de arranque para veículos pesados. Nos testes de corrente de partida, os resultados mostraram que a bateria híbrida teve sempre um melhor desempenho que a bateria convencional, mantendo a tensão em níveis mais elevados. Nos testes de ciclagem, a bateria híbrida suportou o dobro de ciclos se comparada com a bateria convencional. A segunda proposta foi modificar a arquitetura elétrica do veículo para utilizar um sistema de dupla bateria. Esta nova arquitetura foi testada em laboratório através de uma metodologia que simulou os regimes de operação do ônibus urbano na cidade de São Paulo. A análise dos resultados mostrou que o sistema de dupla bateria estabiliza o comportamento da tensão das baterias durante a partida, mantendo seu estado de carga em níveis elevados. Isto se deve principalmente à proteção que ele proporciona à bateria de arranque, não a deixando sofrer com descargas auxiliares e, portanto, diminuindo o risco de falhas precoces.
Demand for electric power in heavy duty vehicles continues to increase due to the introduction of new parameters for fuel economy, greenhouse gas emissions, safety and comfort. These new electrical charges, which have been increasing since the 1990s, have produced an increase in early battery failures at a rate far beyond that expected by manufacturers. According to the battery company Rondopar, complaints from customers of these vehicles have been increasing exponentially. The present study evaluated the regime to which the batteries used in urban buses are being submitted, identifying the main causes of these failures. The convertional batteries of an urban bus of the “Padron” model, in the city of São Paulo, had the voltage and current values recorded for 23 consecutive days. It was observed in the data analysis that the energy consumption of the batteries with the vehicle turned-off is sometimes 10 times higher than the energy required for the start-up operations. The discharge of the batteries with the vehicle off reached values greater than 16% of its capacity. These values led to another finding with regard to the state of charge of the batteries. Due to these discharges caused by the auxiliary loads of the vehicle, it was observed that in 70% of start-up operations the state of charge of the battery was less than 50%. In this work two solutions are presented for these problems. The first proposal was to use a new battery, called a hybrid battery, which contains features of both the starter and the traction batteries. This battery has been subjected to a set of tests according to SAE J2185, specific for validation of starter batteries for heavy duty vehicles. In the starting current tests, the results showed that the hybrid battery always performed better than the conventional battery, keeping the voltage at higher levels. In the cycling tests the hybrid battery has withstand twice the cycles compared to the conventional battery. The second proposal was to modify the electrical architecture of the vehicle to use a dual-battery system. This new architecture was tested in the laboratory through a methodology that simulated the operation regimes of the urban bus in the city of São Paulo. The analysis of the results showed that the dual-battery system stabilizes the behavior of the battery voltage during the start keeping its state of charge at high levels mainly due to the protection it provides to the starter battery, not letting it suffer from auxiliary discharges and by consequence decreasing the risk of early failures.
Data da defesa: 20/02/2017
Banca Examinadora
Orientador (a): Patricio Rodolfo Impinnisi (Lactec)
Membro da Banca: Heloisa Nunes da Motta (Lactec)
Membro da Banca: Elizete Maria Lourenço (UFPR)
Palavra(s)-Chave: Veículos pesados. Sistema de dupla bateria. Baterias. Demandas elétricas.
Keywords: Heavy duty vehicles. Dual-battery systems. Batteries. Electrical architectures.
