�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Desenvolvimento de Carregador de Baterias Bidireccional para Bicicleta Eléctrica
Publicada a 2015-01-23
Aluno: Ricardo Jorge Martins de Amorim       N�mero: 61998       Email: A61998@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 13/10/2014   

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

Descri��o:

 

A dependência do ser humano na utilização de combustíveis fósseis é um facto e na secção dos transportes apresenta um valor acentuado. Dada a elevada procura, os preços dos combustíveis derivados do petróleo aumentam, tornando inviável para muitos a sua utilização.

O impacto ambiental resultante da utilização de veículos dependentes de combustíveis fósseis, nomeadamente a problemática do aquecimento global, é outro problema a ser tido em conta existindo já leis relativas às emissões de gases de escape.

Os veículos eléctricos apresentam-se como sustentáveis e ecológicos, tornando-se assim uma solução válida para contrariar o paradigma actual. De forma a promover esta ideia, aquando da aquisição de veículos eléctricos, são concedidos incentivos e benefícios fiscais aos utilizadores por parte das entidades governamentais.

Uma vez que as bicicletas são cada vez mais um solução procurada como meio de transporte diário, torna-se relevante a ideia de desenvolver uma bicicleta eléctrica visando estender a sua utilização.

As bicicletas são um meio de transporte ecológico e barato que desde logo se apresentam como uma alternativa de deslocação vantajosa. Adicionar a propulsão eléctrica estende a sua gama de utilização, exigindo um menor esforço ao utilizador, o que se traduz nas possibilidades de permitir percorrer distâncias mais longas e ser acessível a pessoas fisicamente menos habilitadas.

Uma bicicleta eléctrica é constituída por um motor eléctrico, equipado na roda traseira ou na pedaleira e por um conjunto de baterias para o armazenamento de energia. Apesar de qualquer tipo de motor eléctrico servir para o efeito, a escolha mais usual são os motores BLDC (BrushlessDirectCurrent) por apresentarem uma melhor eficiência relativamente aos restantes e requererem menos atenções no que respeita à manutenção. As baterias mais utilizadas são as de iões de lítio, dada a sua elevada densidade energética relativamente a outras tecnologias.  

 


Objectivos:

 

Com esta dissertação, pretende-se dar continuidade a um trabalho previamente desenvolvido no GEPE que passou pelo desenvolvimento de uma bicicleta eléctrica. Inicialmente, o objectivo passa por identificar possíveis problemas que ficaram por resolver, além do sobreaquecimento dos semicondutores no circuito de accionamento do motor já detectado. De seguida, serão estudados e simulados os circuitos de carregamento de baterias bem como o modo de devolução de energia à rede, recorrendo ferramenta de software de simulação PSIM. Posteriormente será implementado e testado o conversor bidireccional projectado para o efeito de carregamento e descarregamento das baterias. Pretende-se que a bicicleta faculte vários modos de operação nomeadamente permitir a sua utilização no domicílio permitindo a injecção de energia na rede enquanto o utilizador faz exercício, sem se deslocar. Por fim, será desenvolvido um sistema de interface que permita ao utilizador interagir com as funcionalidades da bicicleta. Para tal, o trabalho pode subdividir-se nas tarefas:

  • Pesquisa bibliográfica do "estado da arte" sobre carregadores de baterias utilizadas em bicicletas eléctricas. (1 mês)
  • Estudo do sistema já desenvolvido com recurso a simulações computacionais utilizando PSIM. (1 mês)
  • Análise da problemática do aquecimento no conversor de potência para o accionamento do motor eléctrico. (1 mês)
  • Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema do carregamento de baterias a ser implementado (DSP/microcontrolador). (1mês)
  • Estudo e desenvolvimento dos conversores para o carregador de baterias. (1 mês)
  • Projecto e implementação de toda a eletrónica necessária para a aquisição e processamento de sinal, bem como para atuação sobre motor elétrico. (2 meses)
  • Estudo e desenvolvimento de uma aplicação de forma a ser possível o utilizador interagir com a bicicleta de propulsão elétrica. (1mês)
  • Teste dos sistemas desenvolvidos. (1 mês)
  • Integração de todos os sistemas desenvolvidos e realização de ensaios à bicicleta de propulsão elétrica. (1mês)
  • Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)
  • Escrita de um Artigo Técnico.

 


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

Palavras chave:
Bicicleta Elétrica, Motor Brushless, Carregador de Baterias, Bateria LiPo, Conversor Bidirecional

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