Revisão Bibliografica Sobre Propulsão Híbrida

PROPULSÃO HÍBRIDA

Retirado de: AFONSO, Janderson Honório Mazzine. Simulação Numérica do Trocador de Calor Recuperador de uma Microturbina a gás Aplicada à Propulsão Híbrida. 173 p. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2021

Høyer (2008) em seu trabalho descreve o surgimento e a evolução da propulsão elétrica e híbrida-elétrica em carros e como seu desenvolvimento remonta ao próprio surgimento dos carros e seu desaparecimento e ressurgimento ao longo das décadas esteve intrinsecamente relacionado às limitações técnicas e mercadológicas.

Quando os automóveis leves que viriam a ser chamados de carros surgem no final do século XIX, existia uma incerteza sobre qual tipo de propulsão prevalece: elétrica, motor a combustão ou vapor (JUNIOR, 2011). Devido a baixa performance dos primeiros motores a combustão interna e demais componentes de transmissão, os veículos elétricos e movidos a vapor detinham os recordes de velocidade à época.

Porém o desenvolvimento posterior dos motores a combustão interna (ICE) possibilitaram o desenvolvimento do setor automotivo, e podem ser considerados um marco do desenvolvimento tecnológico humano. Sua maior potência, autonomia e os baixos custos de produção frente às demais alternativas os mantiveram como principal forma de propulsão para veículos automotores.

Porém, como consequência, houve o agravo dos problemas ambientais como o aquecimento global e a diminuição da qualidade do ar, o que diminui a qualidade de vida humana (EHSANI et al., 2004).

Em face disso, regulamentações mais restritivas em relação a emissões e acordos de substituição dos veículos movidos por motores a combustão por elétricos vem sendo constantemente firmados. Porém, ainda hoje não é possível atingir grandes autonomias com os veículos com propulsão elétrica devido às restrições de capacidade e velocidade de recarga das baterias atuais e ausência de infraestrutura para suporte destes tipos de veículos, como postos de recarga. Desta forma, a propulsão híbrida se torna uma solução de transição adequada para proporcionar maior autonomia, menor consumo e emissões, visto que possibilita um melhor gerenciamento de energia para diferentes condições de operação (MIERLO; MAGGETTO; LATAIRE, 2006).

Os veículos elétricos híbridos ou HEV podem ser classificados de acordo com a topologia híbrida utilizada, que indica a disposição dos elementos do sistema e como cada um dos elementos atua para a saída de potência de eixo. As principais topologias são a série, paralelo e série-paralelo.

Na topologia tipo série, o motor a combustão interna (ICE) está conectado a um gerador elétrico (GE) que por sua vez está conectado ao motor elétrico (EME) que transmite a potência ao sistema de transmissão. A alimentação do motor elétrico pode ser tanto pelo gerador quanto pela bateria. Neste caso, não há ligação direta entre o ICE e o sistema de transmissão. O esquema desta topologia pode ser visto na Figura 1.

[pic 1]

Já na topologia híbrida paralela, tanto o motor a combustão interna quanto o motor elétrico estão conectados à transmissão. Neste caso o sistema não possui um gerador e a alimentação do motor elétrico é exclusivamente feita pela bateria. Um acoplador de torque e velocidades (T/SC) determina o quanto de torque será utilizado de cada uma das fontes motrizes. A Figura 3 demonstra o esquema desta topologia.

Na topologia híbrida série-paralelo (Figura 3), tanto o motor elétrico como o motor 27 a combustão interna encontram-se ligados a um sistema de engrenagens planetárias (SEP) que determina o quanto de torque será utilizado de cada fonte motriz, tal qual ocorre na topologia paralela. A diferença está na presença de um gerador elétrico acoplado também ao sistema de engrenagens planetárias, o qual direciona a energia gerada para a carga da bateria ou utilização no motor elétrico.

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