Publicada em

05/03/2021

Rafael Garbelini Lorena

333 – Estudo e avaliação do desempenho de um veículo elétrico híbrido com células a combustível através de um modelo numérico utilizando advisor

Resumo

A pesquisa por soluções alternativas que auxiliem na propulsão, conversão e armazenamento de energia em aplicações veiculares, vem se tornando o foco de muitas instituições e principalmente da indústria automotiva, na busca por reduzir os impactos causados pela emissão de gases na linha de escape e melhorar a eficiência energética veicular. Os veículos elétricos já são realidade nos dias atuais e vem ao encontro com a necessidade de construir uma sociedade menos poluente. As células a combustível têm importante papel neste cenário de médio e longo prazo, como fonte de energia para alimentar o sistema de armazenamento de carga, bem como o sistema propulsor veicular. Neste trabalho foi proposto construir um modelo numérico com o auxílio do software ADVISOR em ambiente Matlab, representando o veículo Hyundai Nexo, um SUV de porte médio, equipado com sistema propulsor elétrico e alimentado por um conjunto de célula a combustível. Como resultados principais pode-se agrupar os conhecimentos sobre veículos elétricos híbridos, quanto aos principais componentes que compõem sua arquitetura, características construtivas e operacionais, bem como avaliar o modelo numérico proposto, comparando os resultados simulados, em termos de desempenho veicular e eficiência energética com os valores oficiais declarados pela Hyundai para os ciclos de condução urbano UDDS e em autoestrada HWFET. Ao final do trabalho um estudo paramétrico é proposto, afim de se compreender os impactos da variação das características veiculares associadas à massa operacional, coeficiente de arrasto aerodinâmico e carga elétrica no sistema auxiliar, nos resultados finais do modelo proposto.

Abstract

The research for alternative solutions to assist the propulsion, fuel converters and energy storage systems (ESS) in vehicular applications, has become the focus of many institutions and mainly in the automotive industry, aiming to reduce the impacts caused by the emission of gases in the exhaust pipe and to improve energy efficiency in the worldwide vehicle fleet. Electric vehicles are already a reality now a days and meet this requirement to build a greener and less polluting society. Fuel cells play an important role in this medium- and long-term scenario, as a primary load source to power the ESS, as well as the powertrain system. In this work was proposed to build a numerical model aided by ADVISOR software in Matlab environment, based on current production model Hyundai Nexo, a medium-sized SUV, with an electric powertrain system powered by fuel cell stack. As main results, it is possible to group the knowledge about hybrid electric vehicles, its main components and systems concerning the constructive characteristics as well operational principles. Also, the proposed numerical model has been evaluated, comparing the simulation results in terms of vehicle performance and energy efficiency with the official values declared by Hyundai for urban driving cycle UDDS and highway driving cycle HWFET. At the end, a parametric study was conducted aiming to understand the impacts of the variation to main vehicle characteristics regarding with operational mass, aerodynamic drag coefficient and electric power in the auxiliary system.

Data da defesa: 05/03/2021

Banca Examinadora

Orientador (a): Eduardo Kazumi Yamakawa (Lactec)
Membro da Banca: Ana Paula Oening (Lactec)
Membro da Banca: Henry Leonardo Lopez Salamanca  (Lactec)
Membro da Banca: Flávio Issao Kubota (UTFPR)

Palavra(s)-Chave: Veículos elétricos. Veículos elétricos híbridos. Células a combustível Simulação numérica. ADVISOR

Keywords: Electric vehicles. Hybrid electric vehicles. Fuel cells. Numerical simulations. ADVISOR

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