Estudo das perspectivas futuras da mobilidade elétrica por meio de uma abordagem prática utilizando a bancada didática do Toyota Corolla híbrido

Abstract

O presente trabalho aborda a evolução dos veículos automotores, destacando a transição para tecnologias mais sustentáveis, especialmente nos veículos híbridos e elétricos, buscando retratar suas características, desafios e oportunidades. O estudo é iniciado com uma breve retrospectiva histórica dos veículos elétricos, desde o primeiro veículo criado em 1881 até o presente momento, exemplificando os avanços notáveis em termos tecnológicos como a velocidade do Tesla Roadster e a autonomia da Mercedes-Benz (modelo Vision EQXX). Em seguida buscou-se evidenciar a transição dos motores à combustão para motores elétricos por meio de seus componentes, acessórios e demais sistemas necessários para o seu funcionamento. O objetivo principal deste trabalho é explicitar o universo atual dos veículos híbridos, discutindo sua estrutura e tipos, como híbridos em série, paralelo, axle split e power split, visando uma compreensão mais abrangente das diversas tecnologias empregadas na integração de motores elétricos com motores à combustão, e demonstrado os conceitos teóricos com experimentos práticos nas bancadas Beifang do laboratório de mobilidade elétrica do IFSC - Emol. Esse objetivo foi alcançado por meio do aprofundamento do estudo de veículos híbridos com a utilização das bancadas didáticas no estudo dos veículos eletrificados, mais especificamente a bancada do veículo Toyota Corolla híbrido. Os componentes fundamentais dos veículos híbridos foram examinados, incluindo a bateria de tração, o inversor, o conversor DC/DC auxiliar, o motor elétrico, o sistema de gerenciamento de bateria (BMS) e a rede Controller Area Network (CAN), visando sempre uma melhor compreensão do funcionamento de cada componente. A avaliação das bancadas didáticas vai além da demonstração da sua diversidade técnica e seus componentes, mas também busca determinar a sua importância do ponto de vista educacional visando a capacitação de profissionais na manutenção desses sistemas, evidenciando a sua relevância no cenário atual e no futuro da mobilidade veicular elétrica híbrida, por meio da metodologia STEAM, ou seja, aprender fazendo.

This work addresses the evolution of motor vehicles, highlighting the transition to more sustainable technologies, especially hybrid and electric vehicles, seeking to portray their characteristics, challenges and opportunities. The study begins with a brief historical retrospective of electric vehicles, from the first vehicle created in 1881 to the present, exemplifying notable advances in technological terms such as the speed of the Tesla Roadster and the autonomy of the Mercedes-Benz (Vision EQXX model). Next, we sought to highlight the transition from combustion engines to electric engines through their components, accessories and other systems necessary for their operation. The main objective of this work is to explain the current universe of hybrid vehicles, discussing their structure and types, such as series hybrids, parallel hybrids, axle split and power split, aiming for a more comprehensive understanding of the various technologies used in the integration of electric motors with combustion engines, and exhibiting the theoretical concepts with practical experiments on the Beifang benches of the IFSC - Emol electric mobility laboratory. This objective was achieved by deepening the study of hybrid vehicles with the use of teaching benches in the study of electrified vehicles, more specifically the Toyota Corolla hybrid vehicle bench. The fundamental components of hybrid vehicles were examined, including the traction battery, inverter, auxiliary DC/DC converter, electric motor, battery management system (BMS) and Controller Area Network (CAN), always aiming for a better understanding the operation of each part. The evaluation of teaching benches goes beyond demonstrating their technical diversity and components, but also seeks to determine their importance from an educational point of view, aiming to train professionals in the maintenance of these systems, highlighting their relevance in the current scenario and in the future of hybrid electric vehicle mobility, through the STEAM methodology, that is, learning by doing.