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Antonio Nunes JrABVE- Associação Brasileira do
Veículo Elétrico
Veículos elétricos
Tipos, componentes e evolução
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Você consegue imaginar o futuro sem veículo elétrico?
3 ABVE.org.br
Os Veículos Elétricos fazem parte de nosso cotidiano e podem ser encontrados em
diferentes tecnologias, portes, modelos e aplicações
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“Veículo que usa pelo menos um motor elétrico para sua
tração”
Veículo ElétricoVeículo Elétrico
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Porque motor elétricoPorque motor elétrico–Muito eficiente (80 a 96%)
–Emissão nula
–Alto torque com velocidade baixa,
inclusive nula
–Flexível em termos de porte e
formato
–Capacidade de fornecer picos
de torque e potência
–Facilidade para funcionar como
motor ou gerador
–Vida útil bastante longa
Porque energia elétricaPorque energia elétrica–Pode ser gerada de várias formas e de várias fontes / combustíveis
–Geração externa ou embarcada no veículo.
Motor de indução 375 V AC refrigerado a ar 185 kW @ 5000-8000 rpm Máx. rpm 14,000 Eficiência média 92%, 85% na potência máx. Peso: 52 kg
~278 Nm
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Rotor invertido, ímãs permanentes, sem escovasPotência: 80 kW (pico) e 18,5 kW@950 rpm (nominal)Torque: 670 Nm (pico) e 180 Nm@950 rpm (nominal)Velocidade: 1385 rpm (pico) e 1235 rpm (nominal)Eficiência (carga contínua): 96,3%@950 rpmVoltagem máxima: 500 VDC
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Eletricidade
F r
F r
Carregador embarcado ou externo
Veículo elétrico a bateria
Fr: frenagem regenerativa
• Eficiência: ~50 a 70%• Não emite no local onde circula
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VP-09Carga: 900 kg
(incluindo operador)
Velocidade máx.: 22 km/h
VP-04/064 passageirosVelocidade máx.: 22 km/h
RB 30Rebocador 3 toneladasVelocidade máx.: 22 km/hFreio: sistema regenerativo
de energia
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PrecedentBateria: 48 V (4 X 12V)Motor: 9 HPVelocidade máx.: 22 km/h
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Velocidade máx.: 25 km/hBateria: 12 V / 36 AMotor: 250 WAutonomia: Até 40 km
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Scooter e cadeira motorizada
Motor: 500W/700W
Bateria: 2x12V
Velocidade máx.: 40km/h
Autonomia: 25km
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Scooter elétrica
S1000 - bimotor
Motor: 2 x 500W
Bateria: 48V/22Ah chumbo selada
Velocidade máx.: 45 km/h
Autonomia: 30 km (1 motor elétrico)
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Segway
Mult I 180
Velocidade Máxima: 20 km/h.
Carga Máxima: 118 kg.
Carga Mínima: 45 kg.
Peso do Produto: 39 kg
Comprimento e Largura: 48 x 64 cm.
Altura do Solo: 7,6 cm.
Autonomia: 39 km.
Bateria: 02 - líthium.
Recarga da Bateria: Tomada 110 e 220v.
Período de recarga: 8 horas.
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Elétrico a Bateria
Reva Electric Car Company (RECC)Sedan, 2 portas, 2 adultos e 2 criançasBancos traseiros dobráveisOpcionais: ar cond., sistema de somVeloc. máx.: 80 km/hAutonomia: 80 kmConsumo: 8,9 km/kWhFabricado na Índia
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Pálio Weekend Elétrico
• Motor 15 kW – 50 Nm• Veloc. Máx. 130 km/h• Autonomia: 120 km• Bateria Zebra: 165 kg
278V - 75 Ah – 260º CRecarga em 8 hVida útil: 130 mil km
• Câmbio: tipo joystick com 3 posições (frente, ré, neutro)• Display para monitorar a bateria (carga, tensão, corrente,
temperatura)• Custo andar 100km (eletricidade: consumo 6 km/kWh)
Gasolina: ~R$ 22,00Eletricidade - usuário residencial (RJ): ~R$ 8,10
• Emissão zero no local• Baixíssimo ruído
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Tesla Roadster
Bateria: íon de lítio
6834 células – 52kWh
Carga: 3h30m
Motor elétrico: 250 hp 52kg
280 Nm
Eficiência: 85 a 95%
Autonomia: 350 km
Veloc. Máx.: 210 km/h
Aceleração: 0 a 100 km/h em 4s
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Tecnologia
Energiaespecífica
Wh/kg
Potênciaespecífica
W/kg#
ciclosCusto
US$/kWhChumbo-ácidaVRLA* 35-45 250 400-500 160-210NiMH 70 350 1.350-1.550 780-930NiNaCl2 90-125 150-200 1.000-3.000 300-700Íon de lítio 150-200 400 1.000-3.500 900-1.200Lítio-polímero 150 300 - -Nano-lítio-titanato 80-100 1.250 25.000 2.000Lítio-enxofre 500 - - -Lítio-ar 5.000 - - -*VRLA: Vlave Regulated Lead-Acid
Baterias
Exemplo: Automóvel a bateria com 300 km de autonomiaDesempenho de 6 km/kWh bateria com 50 kWh (300/6)Bateria de íon de lítio: >250 kg (50kWh/200Wh por kg) - US$ 45.000!
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Eletricidade
Tanque
GasolinaEtanol Diesel/Biodiesel
Veículo elétrico a bateria com extensor de autonomia F r
F r
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Volt da GM
Motor elétrico: 111 kW
Bateria: íon de lítio – 16 kWh
200 células – 180 kg
Motor combustão: E85 (85% de etanol) – 1.4 l
Gerador de eletricidade: 53 kW
Tanque combustível: 45l
Gerador de eletricidade: 53 kW
Autonomia: 64 km no modo elétrico
1030 km com extensor de autonomia
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Tanque
Gasolina
Etanol
Diesel/Biodiesel
GNV
Hidrogênio
Cilindro
GNV/H2
F r
F r
VEH Paralelo
Veículo elétrico híbrido
Fr: frenagem regenerativa
Eficiência: pelo menos 30 a 50% mais km/l que o convencionalEmissões: menos 40 a 90% que o convencional, dependendo do poluente
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Eletra Industrial (São Bernardo do Campo, SP)• Díesel• 8m, 12m (Padrón)• 15m (piso baixo e porta dos dois
lados) –uso em corredores• 18m articulado• 43 unidades em uso na área
metropolitana de São Paulo
Redução, em relação aos convencionais, de • 75% dos óxidos de nitrogênio (NOx)• 50% do material particulado (fumaça negra)• 40% a 50% do dióxido de carbono (CO2)• Quase 100% do monóxido de carbono (CO)• 15% a 25% do consumo de combustível
Vida útil estimada em cerca de 20 anos
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• Classe carro de tamanho médio• Modelo: sedan com 5 lugares.• Linhas aerodinâmicas• Híbrido: configuração paralela. • M.c.i.: gasolina, 1.5 litros, 4 cilindros, 16 válv., 57 kW (77HP)• Motor elétrico/gerador: síncrono de ímãs permanentes CA, 50kW (67HP) @ 1200-1540 rpm.• Potência do conjunto: 110 HP • Consumo:
Cidade - 20 km/l, Estrada – 19 km/l
Toyota Prius
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M.c.i.
Motorelétrico
Ge
rad
or
Toyota Prius 2004 - motores, gerador e engrenagem de tração
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VEH Paralelo
Eletricidade
Tanque
Gasolina
Álcool
Diesel/Biodiesel
GNV
Hidrogênio
Cilindro
GNV/H2
Veículo elétrico híbrido plug-inVersão plug-in do híbrido: pode dobrar a
eficiência e reduzir à metade as emissões
F r
F r
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BYD F3DMBuild your Dreams
Motor elétrico: 50 kW
Bateria: LiFePO4
Recarga 110V / 220V – 10A
Motor combustão: 50 kW - gasolina – 1.0 l
Gerador de eletricidade: 25 kW
Velocidade máx.: 160 km/h
Autonomia: 100 km no modo elétrico
Consumo: 6,25 km/kWh
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Hidrogênio
Cilindro H2
Célula a combustível
F r
F r
Veículo elétrico de célula a combustível
Fr: frenagem regenerativa
Funcionamento da célula a combustível
Eficiência: ~35 a 40%
Não emite no local onde circula
Forma de produção,
armazenamento e transporte do
hidrogênio?
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Honda FCX Clarity
Motor elétrico
CA síncrono
Ímãs permanentes
100 kW – 256 Nm
CaC: PEM – 100 kW
Bateria: Íon de Lítio – 288V
Veloc. máx.: 160 km/h
Tanque H2: 171 litros
Autonomia: 430 km
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Em teste em São Paulo no corredor metropolitano (33 km)
Carroceria: Marcopolo 12,5 m
Adaptação: Tuttotrasporti
Até 63 passageiros
2 motores elétricos Siemens refrigerados a água
2 CaC (PEM): pot. máx. 68 kW cada
• Ballard da Daimler e Ford
3 baterias NiNa (Zebra da MES-DEA)
• Pode rodar 50 km só com bateria
H2 em 9 tanques de 5kg cada e pressão de 350 bar
Autonomia: 300 km
15 kg H2 a cada 100 km
Ônibus híbrido de célula a combustível
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Ônibus de célula a combustívelProjeto COPPE/UFRJ
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Hidrogênio
Cilindro
H2
Célula a combustível
Eletricidade
Veículo elétrico de célula a combustível plug-in
F r
F r
Fr: frenagem regenerativa
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32 ABVE.org.br
Você consegue imaginar o futuro sem veículo elétrico?
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Citaro da Mercedes-Benz
Até 70 passageiros
Potência CaC: 200 a 250 kW
• Xcellsis/Ballard, subsidiária da DaimlerChrysler
Velocidade máx.: 80 a 130 km/h
H2 em tanques de 350 bar
Autonomia: 200 a 250 km
Em teste em várias cidades do mundo
Madri
Ônibus de célula a combustível
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20001769 19001830
VEbateria
Vapor
VE
?
híbridobateria
MCI Gasolina/Diesel
Vapor 40%Elétricos 38%Gasolina 22%
EUA
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Santos Dumont
Motorista do primeiro automóvel que chegou no Brasil em novembro de 1891, apreciava os carros elétricos.
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Bigga Trattor TXTCarga até 250 kg
Pode rebocar 1800 kg no plano
Motor: 2 x 1.500W CC
Ímã permanente
Freio regenerativo
Bateria: 4 X (6V/210A)
Carregador inteligente: 24V x
30A ou 110/220V ou 380V
Autonomia (plano): 8 h
Veloc. máx. (1.000 kg): 15 km/hhttp://www.freedom.ind.br/
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• Não tem pastilhas de freio
• Não tem transmissão
• Muito menos peças de desgaste
MANUTENÇÃO MAIS BARATA
• Carregar uma bateria elétrica é cerca de 5 vezes mais barato do que um botijão de GLP
• Para elevar, não precisa acelerar
GLP X ENERGIA ELÉTRICA
MEIO AMBIENTE
• Não faz barulho
• Não emite gases
• Não vaza óleo
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* Electric Power Research Institute (EPRI)
Conversão em “oficinas”
VEH Plug-in em teste
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Cadeira de rodas motorizadasCarga: 70 kg (além do condutor)Motor: 2 de 24V CC, 300 W Autonomia: 25 km Veloc. máx.: 8 km/hPWM - Mosfet, joystick, frenagem regenerativaBateria: 2 X 12V/45ACarregador: 90 - 260VAC, 24V/4,5A (otimização)http://www.freedom.ind.br/
“S”, “SX”
“Stand-up”
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TidalForce M-750Autonomia: 32 kmVeloc. Máx.: 32 km/hMotor: 750 W, DC, sem escovas, da WaveCrest, localizado
no eixo traseiroBaterias: 36V, NiMH, no eixo dianteiro, indicador de carga
no guidãoTempo de carga: 3 a 6 h (110 ou 220 V)Várias aplicações, inclusive polícia e segurançahttp://www.tidalforce.com/products/m750/index.html
TidalForce iO
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Motonetas/triciclos elétricos para entregas em crescimento na Europa:
Velocidade máx.: 50 km/hAutonomia: 50 a 100 km
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Tuttotrasporti (Caxias do Sul, RS)
Chassis Tutto bi-articulado com 18 metros de comprimento com tração híbrida/gás para 180 passageiros.Híbrido elétrico a diesel (opções: gás natural e gasolina)Transporte de massa para corredores de vias expressas de grandes cidades
Plug-in (30 – 35 km autonomia no
modo elétrico)
Tecnologia: WEG
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Kit de motorização para bicicletase bicicletas elétricas Aro 26”Motor: 1HP Autonomia: 25 km Veloc. máx.: 22 km/hPWM - MosfetBateria: 2 X 12V/17,2ACarregador: 90 - 240VAC, 24V/4,5A (otimização)Recarga da bateria: 3,5 hhttp://www.freedom.ind.br/
Mountain bike masculina
Mountain bike feminina
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Energia específica (Wh/kg) alta maior autonomia
Densidade de energia (Wh/l) alta menor espaço
Potência específica (W/kg) alta maior desempenho
Ciclo de vida (# de recargas) alto maior vida útil
Tempo de recarga baixo mais praticidade
Habilidade de trabalhar no frio ou calor extremo
Baterias - requisitos para VEs
Sistemas de gerência de baterias
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Baterias - requisitos para VEs
Pouca manutenção
Custo baixo
Intercambiabilidade
(Substituição por outro modelo/fabricante)
Segurança
Adequação à aplicação
•Acelerações, desacelerações, descargas profundas, ...
Garantia
Reciclagem garantida
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Baterias
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Motor díesel: Seleção do ponto ótimo de Motor díesel: Seleção do ponto ótimo de operaçãooperação
210
100
90
70
80
Potência
(kW)
50
40 30
20
10
190
200
220
230230
600 1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400 3800 4200/ min
Consumo
(g/kWh)
360
320
280
240
200
160
120
80
Torque
(Nm)
Motor combustão interna - ponto de operação
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Esquema de funcionamento do ônibus elétrico híbrido