Conversão de Para Carro Elétrico

Desenvolvimento de um kit para conversão de veículos com motor a combustão em elétricos J.A. Siqueira Dias*, L.C. de Moraes*, P.C. Dias*, E.C. Ferreira*. L. J. Hernandes Jr.** *Dept. de Eletrônica e Microeletrônica, DEMIC/FEEC/UNICAMP C.P. 6101, Campinas, SP 13081-970, Brasil. **AES-Eletropaulo S/A, R. Tabatinguera, 164, São Paulo, SP 01020-000, Brasil.

Resumo

Este trabalho tem como objetivo propor um sistema de baixo custo para conversão de veículos urbanos convencionais em propulsão elétrica. Serão abordadas, também, técnicas de paralelismo de dispositivos semicondutores para altas demandas de potência, motores elétricos, baterias, e sistemas de recarga. De uma maneira geral, o projeto apresenta a viabilização de um kit prático de conversão, que permite a substituição do sistema de tração original (gasolina ou álcool) para o sistema de tração elétrica movido a bateria interna recarregável, para uso urbano que, futuramente, possa ser produzido em larga escala. É apresentado, ao nal, um veículo completo, que opera apenas com propulsão elétrica, bem como os testes realizados neste veículo. palavras chave: Veículos elétricos, Motores elétricos, Baterias, Motores elétricos Controle eletrônico, Circuitos eletrônicos, Transistores de potência. 1 Introdução Háanos osVeículosElétricos(VE)sãoobjetodeestudo epesquisas[1, 2], tendosidodesenvolvidos antes mesmo dos veículos com motores a explosão. Atualmente, devido à abundância de recursos naturais, utiliza-se em larga escala os veículos movidos a combustão interna, com combustíveis de gasolina, diesel, álcool e gás natural veicular (GNV). Porém, devido ao aquecimento global e pressões ambientalistas, existe um compromisso em reduzir a emissão de poluentes ao máximo possível, optando-se por energias limpas [3]. Astradicionaislimitações,comoautonomiarelativamentebaixaealtotempoderecarga, estão gradativamente diminuindo. O progresso da nova tecnologia de baterias, para uso em telefones celulares e notebooks, produziu melhorias signicativas na autonomia dos veículos elétricos e uma queda acentuada no preço do banco de baterias. Além disso, motores elétricos dedicados ao uso em tração elétrica encontram-se disponíveis no mercado, cobrindo praticamente toda a gama de potência e torque necessários ao uso urbano. A nova tecnologia de dispositivos semicondutores reduziu, não somente o preço nal do controlador de potência, mas também as perdas elétricas a níveis mínimos, maximizando a autonomia e o desempenho dos veículos elétricos. O objetivo deste trabalho é apresentar uma proposta de conversão de veículos urbanos convencionais, com tração à base de motores de combustão interna, em tração elétrica. Serão apresentados os detalhes e a anatomia de um veículo elétrico, as tecnologias atuais

disponíveisparaconversão,bemcomoumprotótipofuncional,resultadodestetrabalho,que, inclusive, é utilizado diariamente. O protótipo, mostrado neste trabalho está em constante desenvolvimento, servindo como um "laboratório"para testes e desenvolvimento. 2 Escolhendo o veículo para conversão Teoricamente, qualquer carro com motor a combustão interna pode ser convertido em um veículo elétrico. Dependendo do modelo escolhido, pode-se ter uma melhor eciência e autonomia. Carrosmaisleves,comboaaerodinâmicaecomespaçoparaacomodarobancode bateriastendemaserasmelhoresopções. As"pickups"eutilitáriossãoumaboaalternativa, devido ao bagageiro poder ser usado como compartimento de baterias. Veículos não utilitários, de uso urbano, perdem parte da área disponível, mas são perfeitamente adaptáveis. É importante lembrar que um veículo para uso urbano é o ideal, visto que, dependendo do tipo de bateria utilizado, a autonomia dos veículos elétricos ainda é limitada. Para iniciar o projeto, várias especicações devem ser denidas:  Aplicação do veículo;  Autonomia diária a ser utilizada;  Tipo de carga a ser transportada (passageiros, bagagens);  Possibilidade de recarga no destino;  Uso urbano ou em estrada (ou ambos). Apresentam-se,aseguir,algumasregraspráticasaseremobservadas,baseadasemdados obtidos através de medidas em laboratório e em especicações de fabricantes:  Motores elétricos maiores costumam ser mais ecientes;  A potência de pico de um motor elétrico é aproximadamente três vezes maior que o valor nominal; Cada6HPnominaisparacada450kgdepesodocarroproporcionamumbomdesempenho do VE; Umavoltagemmaiornobancodebateriaspermiteousodecondutoresdemenordiâmetro, minimizando perdas e peso dos cabos;  A autonomia está diretamente ligada ao peso das baterias instaladas;  Quanto maior o número de baterias, maior a autonomia, porém o veículo e o peso nal também aumentam;  Cabos e conexões devem ter o mínimo de perdas. É importante lembrar que os VEs trabalham com correntes muito altas, e resistências normalmente desprezadas em aplicações de baixa corrente podem ser desastrosas no projeto deumVE.Porexemplo,umVEcomresistênciatotaldasinterconexõesde0,1 Ω conduzindo 100 A em uma tensão de banco de baterias de 100 V (valores típicos de um motor de 13 HP), apresentaria nos cabos uma perda de 1000 W ou seja, cerca de 1,3 HP. 3 Projeto Supermini elétrico. O projeto de conversão do Supermini em elétrico veio, não apenas do desejo de contribuir para o desenvolvimento da tecnologia de veículos elétricos, mas também da curiosidade a respeitodecomosecomportariaumprotótipofuncional,nautilizaçãonodiaadia,rodando normalmente em cidade e estrada. Como no Brasil não existe nenhuma plataforma de veículos elétricos comerciais, a opção recaiu em uma adaptação de um veículo com motor a combustão, o que abre a porta para uma segunda investigação, que é justamente a possibilidade de conversão de veículos a gasolina/álcool em elétricos, da mesma forma que hoje se faz a conversão para GNV.

A escolha do Gurgel Supermini foi feita principalmente devido ao peso e ao custo relativamente baixo do modelo, já que se trataria de um veículo experimental. Não modicar a estrutura original foi também um objetivo deste trabalho. Na gura 1 apresentamos uma foto da estrutura do Gurgel Supermini. O Gurgel Supermini, um veículo 100% nacional, foi fabricado pela Gurgel Motores S.A. entre 1992 e 1994. Possui um chassis tubular e estrutura em bra de vidro. Com motor original bi-cilíndrico de 30 HP, o Supermini atinge uma velocidade máxima de 120 km/h com 630 kg de peso.

Figura 1: Estrutura do Gurgel Supermini

4 Seleção do motor elétrico a ser utilizado A escolha do motor foi feita considerando a potência máxima do motor original a gasolina de30HP.Ummotorelétricopossuiumapotênciadepico3vezesmaiorqueovalornominal. O motor escolhido foi o modelo A00-4009, do fabricante Advanced

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