�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Projeto e Implementação de um Sistema de Carregamento Rápido para Baterias de Veículos Elétricos
Publicada a 2015-01-23
Aluno: José Alexandre Pinheiro da Mota       N�mero: 55746       Email: a55746@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 20/10/2014   

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

Descri��o:

 

Os sistemas de carregamento das baterias dos veículos elétricos podem ser classificados como on‑board (dentro do veículo, normalmente carregamento lento) ou off‑board (fora do veículo, normalmente carregamento rápido) e quanto ao fluxo de energia unidirecional (carregamento das baterias) ou bidirecional (carregamento e descarregamento das baterias).

Dentro do carregamento lento existem dois níveis, o nível 1 e nível 2. O nível 1 é para uso privado, isto é, o carregamento é efetuado nas casas dos utilizadores com uma tensão de 120 V CA (EUA) e 230 V CA (UE) sendo este um carregamento monofásico e o carregador encontra-se on‑board. O nível 2 é normalmente considerado o método primário tanto para carregamento privado como público. É um carregamento semi-rápido que utiliza tensões de 240 V CA (EUA) e 400 V (UE) monofásicas, no entanto, também podem ser utilizadas tensões trifásicas. Tal como no nível 1, o carregador encontra-se on‑board. Já no nível 3 o carregamento é feito através de tensões trifásicas, que permitem o carregamento rápido, com tensão de alimentação de 600 V CC. Aqui o carregador das baterias encontra-se off‑board, devido ao seu volume e peso.

Um carregador que esteja localizado dentro do veículo (on‑board) permite aos utilizadores de veículos elétricos carregar as baterias sempre que uma fonte de alimentação compatível esteja disponível. Os carregadores on‑board típicos limitam a potência para o nível 1 e 2 devido ao seu peso, espaço e restrição de custos [3]. Dado que os valores nominais característicos de eletrónica de potência (valores necessários para acionar um motor de um veículo elétrico) são pelo menos de 30 kW, o carregamento off‑board envolve eletrónica de potência redundante e custos extra associados. Outra desvantagem incluí o risco de vandalismo [4].[VDFM1] 

Quanto ao fluxo de energia, tal como foi mencionado anteriormente, pode ser unidirecional ou bidirecional. O carregamento unidirecional normalmente é o mais aconselhável, pois há uma redução nos componentes de hardware utilizados e simplifica as conexões entre a rede e o carregador. Já o carregamento bidirecional existe quando além de se carregar as baterias dos veículos elétricos se pretende devolver parte da energia armazenada nas baterias à rede elétrica.

Para fazer a ligação entre a rede elétrica e as baterias dos veículos elétricos são necessários conversores de eletrónica de potência unidirecionais ou bidirecionais, podendo estes serem monofásicos ou trifásicos.

Tradicionalmente, conversores ca-cc, também conhecidos como retificadores, são implementados com díodos ou tirístores de forma a obter-se energia no barramento cc unidirecional e bidirecional controlada ou não controlada. No entanto, este tipo de conversores introduz problemas de qualidade de energia elétrica na rede elétrica, isto é, a corrente de entrada destes conversores contém conteúdo harmónico elevado e o fator de potência não é unitário.


 [VDFM1]Não percebi isto engenheiro!

 


Objectivos:

 

Com esta dissertação pretende-se projetar e implementar um carregador de baterias rápido, com alimentação trifásica, para veículos elétricos. A eficiência e a fiabilidade do carregador são pontos importantes a considerar. O sistema de controlo digital será implementado em DSP e o andar de potência será construído utilizando módulos de IGBTs.

A lista que se segue apresenta com algum detalhe as tarefas a serem realizadas.

1.                   Pesquisa sobre o "Estado da Arte" dos sistemas para carregamento de baterias de veículos elétricos. Pesquisa sobre os conversores, elementos armazenadores (baterias), etc. Pesquisa sobre topologias e técnicas de controlo para sistemas para carregamento rápido de baterias de veículos elétricos. (1 mês)

2.                   Estudos sobre os conversores ca-cc e cc-cc utilizados em sistemas de carregamento rápido de baterias de veículos elétricos. (1 mês)

3.                   Estudo com recurso a simulações computacionais utilizando a ferramenta de simulação PSIM de estratégias de controlo e topologias aplicáveis ao sistema a desenvolver. (2 meses)

4.                   Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado (DSP/microcontrolador Texas Instruments TMS320F28335). (1 mês)

5.                   Desenvolvimento do sistema de controlo (onde está incluído o sistema de condicionamento de sinal). (1 mês)

6.                   Desenvolvimento do andar de potência. (3 meses)

7.                   Realização de ensaios ao carregador rápido de baterias em bancada. (1 mês)

8.                   Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)

9.                   Escrita de um Artigo Técnico.

 


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

Palavras chave:
Carregamento Rápido, Veículo Elétrico, Conversor ca cc Ativo, Conversor cc cc Isolado

Copyright © DEI Universidade do Minho - Todos os direitos reservados
Powered byNetmove