Contextualização

A demanda de veículos elétricos e híbridos é uma tendencia mundial e vem crescendo cada vez mais em relação aos veículos a combustão. Os veículos automotores à combustão interna e o uso de combustíveis derivados do petróleo têm sido uma solução amplamente utilizada no transporte de cargas e pessoas, contudo causam grande impacto negativo ao meio ambiente pela emissão de poluentes, o que tem provocado o governo a exigir níveis cada vez maiores de eficiência energéticas dos veículos em geral por parte dos fabricantes. Como alternativa para este problema foram desenvolvidos motores menores, mais leves e mais econômicos, alcançando um consumo de combustível e números de emissões muitomelhoresse comparados aos resultados de 20 anos atrás. Apesar das melhorias contínuas dos motores a combustão interna, a eficiência média desse tipo de motorização ainda é considerada muito baixa, não chegando a 40% na conversão de energia. Atualmente, veículos elétricos a bateria (BEV’s) representam uma solução sustentável de longo prazo para o transporte urbano, uma vez que possibilita uma maior eficiência na conversão de energia, que pode passar de 90%. O mercado de BEV’s tem avançado no mundo inteiro, inclusive no Brasil, porém num ritmo mais vagaroso. Em 2020, o segmento de veículos híbridos (PHEV) e dos BEV’s participaram com apenas 0,2% do mercado brasileiro (BEV com 801 unidades e PHEV com 5.065), em contraste com os 4,6% do mercado global. A projeção é que em 2030 aproximadamente metade do mercado de veículos novos serão totalmente elétricos ou híbridos e que em 2050 os veículos de combustão interna já não serão comercializados. Porém a questão da autonomia, os postos e tempo de recarga das baterias ainda é um fator limitante nos veículos elétricos. Para otimizar a eficiência do motor elétrico e consequentemente sua autonomia geral, o estudo e a implementação de uma transmissão CVT (Transmissão Continuamente Variável) em conjunto se torna uma das possíveis soluções.

Escopo & Clientes

O projeto tem como objetivo analisar a melhoria da eficiência energética do motor elétrico com adição da CVT ao trem de força do veículo. Sendo os principais clientes as montadoras de veículos, sistemistas e autopeças.

Solução Proposta

Para realizar uma análise funcional do projeto e­CVT, adotou­se os dados do veículo modelo disponíveis na base da dados do próprio software, com o propósito de simular o desempenho e o ganho de eficiência do motor elétrico auxiliado por uma transmissão CVT. Para essa simulação utilizou­se o Software AVL CRUISE. O software disponibiliza várias formas de condução em sua base de dados, entre elas, o FTP­75 (Federal Test Procedure) e o EDC (European Driving Cycles). Todas as simulações feitas nesse trabalho foram realizadas adotando o ciclo FTP­75 como padrão, a qual definiu uma série de testes de condução na zona urbana, e tem como principais características: o objetivo de realizar a medição de gases nocivos a atmosfera, autonomia dos veículos de passeio movidos a combustível fóssil e estimar a autonomia da bateria do veículo elétrico com uma única carga. A partir da análise do ciclo de testes foram determinadas as relações da transmissão CVT e os ganhos em relação ao consumo de energia e consequentemente autonomia nas possíveis configurações estudadas.

Benefícios

Os resultados obtidos após utilização da transmissão CVT proporcionaram um ganho de 2,2% em eficiência do motor elétrico, resultando em um ganho de 10% em autonomia sem a necessidade de aumentar a quantidade de baterias, garantindo maior autonomia e vida útil as baterias.