�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Desenvolvimento de um Controlador para Motor CC de Ímanes Permanentes para um Kart Elétrico
Publicada a 2013-01-18
Aluno: Ricardo Manuel Cunha Silva       N�mero: 48006       Email: a48006@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 07/11/2012   

Orientador(es):
Nome: Francisco Carrusca Pimenta de Brito
Email: francisco@dem.uminho.pt   
Nome: João Luiz Afonso
Email: jla@dei.uminho.pt   

Descri��o:

Atualmente com a enorme dependência do ser humano em relação aos combustíveis fósseis, principalmente para se deslocar no seu dia-a-dia e para a geração de energia elétrica, tem levado a um consumo massivo destes combustíveis, a ponto de, atualmente, os seus recursos estarem bastante limitados. Além disso, a utilização dos combustíveis fósseis tem afetado negativamente o meio ambiente [1].

Neste sentido, particulares e empresas ligadas ao sector dos transportes, quer ao nível do lazer quer ao nível da competição, começam cada vez mais a apostar em veículos elétricos [2][3]. A aposta em karts elétricos que utilizam apenas energia elétrica surge como evolução tecnológica neste setor de veículos de lazer/competição, com o propósito de uma mobilidade mais sustentável.

Entre as várias vantagens que um kart elétrico poder ter, evidencia-se o facto de este emitir um ruido muito menor, na parte ecológica, devido à não utilização de combustível fósseis, (logo sem emissão de fumo, ideal para circuitos indoor), possibilidade de parametrizar o seu desempenho no que respeita a aceleração e velocidade, devido á grande disponibilidade de binário do motor a várias velocidades. É ainda importante salientar os menores custos de operação e manutenção comparativamente ao kart convencional. Pode se ainda destacar que existe intenção de aproximar e melhorar a performance deste tipo de veículos comparativamente aos atuais (kart convencional) [4].

Na estrutura de um kart elétrico destacam-se três módulos: o sistema de propulsão elétrica, o sistema de armazenamento de energia e o sistema de controlo. O primeiro é composto pelo motor elétrico, pela transmissão, pelas rodas e pelo conversor de potência. Enquanto o sistema de armazenamento de energia é constituído pelo sistema de abastecimento, pelo sistema de gestão de baterias e pelas baterias. Por outro lado o sistema de controlo tem como finalidade assegurar o controlo e operação segura entre os diversos dispositivos de hardware, assim como interface entre kart e utilizador [5].

O motor a usar é o motor CC de ímanes permanentes. Este motor, de entre outras características, usufrui um elevado binário a baixas velocidades e uma relação binário-velocidade adequada para aplicação em veículos elétricos [6][7].

[1]       Williams, A., "Role of fossil fuels in electricity generation and their environmental impact", Dept. of Fuel & Energy, Leeds Univ., UK. IEE Proceedings A Science, Measurement and Technology, Volume 140, pp. 8-12, Jan 1993.

[2]       Página online do Jornal de Noticias, "Carros elétricos da Nissan estreiam em Portugal", disponível online desde 22/12/2010, em "http://www.jn.pt/PaginaInicial/Economia/interior.aspx?content_id=1740644", Consultado em 20/12/2012.

[3]       Pagina online da FIA(Federação Internacional do Automóvel), "New FIA Formula E Championship", disponível online desde 28/08/2012, em "http://www.fia.com/news/new-fia-formula-e-championship", consultado em  20/12/2012.

 [4]      A página online da "AutoSil", disponibiliza características sobre um modelo kart elétrico, Disponível online desde 07/07/12, em "http://www.autosil.pt/main/novidade/9", consultado em 20/12/ 2012.

[5]       Carlos Cardoso, Júlio Ferreira, Vítor Alves, and Rui Esteves Araújo, "The design and implementation of an electric go-kart for education in motor control", International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, pp : 1489 - 1494, 23-26 May 2006,

[6]       Xue, X.D., Cheng, K., Cheung, N.C., "Selection of electric motor drives for electric vehicles", Australasian Universities Power Engineering Conference, pp.1-6, 14-17 Dec 2008.

[7]       I. Husain, "Electric and Hybrid Vehicles Design Fundamentals", Vol. 21, 2003.


Objectivos:

Nesta Dissertação, pretende-se desenvolver um sistema de controlo/atuação que permita processar os sinais emitidos pelo condutor para acionar o movimento do kart, através dos pedais do acelerador e travão. Para tal, o conversor de potência a desenvolver será atuado de modo a regular os fluxos de energia entre o motor elétrico e o sistema de armazenamento de energia durante a aceração e a travagem do kart para rentabilizar toda a energia disponível para o movimento deste.

  • Pesquisa sobre o "estado da arte" dos motores aplicados em Veículos Elétricos, e sobre os Motores CC em particular. Pesquisa sobre os sistemas de armazenamento de energia para veículos elétricos (baterias, ultracondensadores, etc). Pesquisa sobre técnicas de controlo para os conversores que acionam os motores CC. Estudo das soluções para armazenamento de energia por carregamento e por travagem regenerativa. (1 mês)
  • Estudos sobre o motor CC selecionado. Estudos sobre ensaios realizados ao motor. Realização de ensaios para obtenção do circuito equivalente do motor. (1 mês)
  • Estudo com recurso a simulações computacionais utilizando PSIM de Estratégias de Controlo e Topologias aplicáveis aos sistemas de acionamento de motores CC para veículos elétricos, com travagem regenerativa e com optimização dos consumos de energia proveniente dos elementos armazenadores. (2 meses)
  • Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado (DSP/microcontrolador). (1mês)
  • Estudo e desenvolvimento do conversor CC-CC bidirecional para acionar o motor CC. (2meses)
  • Implementação do Motor e Controlador desenvolvido num kart. (2meses)
  • Realização de ensaios do Motor e Controlador no kart. (1 mês).
  • Escrita da dissertação de Mestrado. (2 meses).

Links importantes:
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Palavras chave:
Motor CC de Imanes Permanentes, Conversor CC-CC, Baterias, Travagem Regenerativa.

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