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�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Unified Converter for Motor Driving and Battery Charging of an Electric Vehicle
Publicada a 2015-01-23
Aluno: Ricardo Vieites Salgado Alves Gomes N�mero: 61986 Email: a61986@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 20/10/2014

Orientador(es):
Nome: João Luiz Afonso
Email: jla@dei.uminho.pt

Descri��o:

A capacidade de armazenamento de energia e o tempo necessário para o processo de carregamento são, a par do custo da aquisição, as principais limitações que contribuem para a baixa atratividade dos veículos elétricos plug-in [6].

Os veículos elétricos plug-in possuem geralmente dois tipos de sistemas para o carregamento das baterias: sistema on-board, instalado no interior do veículo, e sistema off-board, que utiliza conversores de potência embutidos em postos de carregamento rápido, semelhantes aos postos de combustível dos veículos convencionais [7,8].

Para o sistema de carregamento on-board são considerados como principais requisitos a minimização do custo, peso e espaço ocupado [9,10]. Desta forma, são normalmente instalados conversores de baixa potência [9,10], o que resulta que este tipo de carregamento seja o mais demorado (com duração típica de algumas horas [11]). Este sistema tem a grande vantagem de, ao contrário do sistema off-board, permitir que o carregamento possa ser feito em praticamente qualquer local, desde que haja uma tomada da rede elétrica disponível [12].

O sistema off-board, não estando instalado no interior do veículo, tem menores restrições, sendo normalmente constituído por conversores de potência mais elevada, que permitem efetuar carregamentos mais rápidos (com duração tipicamente inferior a 1 hora) [11].

Apesar do sistema on-board ser de utilização mais fácil e cómoda [12,13], o tempo que demora o (re)abastecimento de energia ainda é consideravelmente superior ao tempo despendido utilizando o sistema off-board ou ao tempo necessário para reabastecer o depósito de combustível de um veículo convencional.

Durante o processo de carregamento, o veículo está estacionado, havendo por isso a possibilidade de utilizar alguns componentes do sistema de tração (e.g., máquina elétrica, conversores), no sistema de carregamento on-board, por forma a diminuir assim o custo, peso e espaço ocupado pelos componentes de eletrónica de potência no veículo [10]. Este processo de integração de conversores permite que o sistema de carregamento on-board possa utilizar os conversores de potência mais elevado, instalados no sistema de tração, permitindo fazer carregamentos mais rápidos.

Objectivos:

Este trabalho de dissertação tem como principal objetivo o desenvolvimento de um conversor de eletrónica de potência, que desempenhe os papéis de acionar a máquina elétrica de um veículo elétrico plug-in e também de carregar as suas baterias.

O conversor será testado em laboratório e posteriormente poderá ser integrado no CEPIUM (Carro Elétrico Plug-In da Universidade do Minho).

Para além do objetivo principal, relativo à funcionalidade pretendida para o conversor, foram igualmente definidos como objetivos a cumprir, que o conversor a desenvolver neste trabalho:

§ Permita reduzir o custo e espaço total ocupado pelos componentes de eletrónica de potência, necessários para os sistemas de tração e carregamento de baterias on-board, tipicamente instalados neste tipo de veículos;

§ Seja capaz de acionar o sistema de tração do CEPIUM, constituído por um motor síncrono de ímanes permanentes de fluxo axial, com potência nominal de 30 kW;

§ Permita a realização de carregamentos rápidos, através de ligações trifásicas à rede elétrica, permitindo que empresas ou particulares com instalações trifásicas possam fazer carregamentos rápidos da sua frota de veículos elétricos, nas suas próprias instalações, sem necessidade de equipamento extra;

§ Possua mecanismos para que o processo de carregamento das baterias seja feito com fator de potência unitário e sem produção de harmónicos, por forma a não degradar a qualidade da energia elétrica da rede de distribuição;

§ Permita que as baterias do veículo possam injetar energia na rede elétrica (contribuindo para o desenvolvimento das Smart Grids) e utilizar o sistema de travagem regenerativa para carregar as baterias do veículo.

Links importantes:
http://gepe.dei.uminho.pt/

Palavras chave:
Veículos Elétricos Plug-In, Sistema de Tração, Sistema de Carregamento de Baterias, Carregamento On-Board, Carregamento Off-Board