Powertrain de veículos elétricos: um estudo prático utilizando a bancada de treinamentos do BYD Qin EV

Abstract

O presente trabalho aborda os principais tipos de powertrain utilizados em veículos elétricos, destacando suas características e oportunidades de melhorias, tendo por objetivo realizar uma revisão bibliográfica explorando conceitos atrelados ao powertrain de um VE (veículo elétrico) e complementá-lo com um estudo prático utilizando a bancada que simula o sistema de acionamento do motor do BYD Qin EV. Inicialmente, é feita uma breve contextualização histórica dos VEs, partindo de 1800 com o desenvolvimento da primeira bateria, passando pelo período entre 1880 e 1900 em que houve um forte crescimento da indústria dos veículos elétricos até o momento atual do mercado automotivo. Em seguida, são apresentadas as topologias de VEs comumente utilizadas, discutindo os aspectos do veículo elétrico a bateria, híbrido e plug-in, e a célula de combustível. Em relação aos VEHs (Veículos Elétricos Híbridos), abordou-se apenas as arquiteturas clássicas que o automóvel pode ter, sendo elas: série, paralelo, série- paralelo e complexo. A fim de introduzir o objetivo principal do trabalho, estudo sobre o powertrain de VEs, são discutidos os conceitos únicos sobre motor centralizado, tração próxima às rodas e tração no cubo das rodas, que são configurações utilizadas para confecção do trem de força. Os componentes fundamentais do powertrain elétrico foram estudados, incluindo motor, inversor e caixa de redução. O objetivo final é atendido pela execução de uma série de testes práticos, que envolvem o sistema de aceleração, frenagem, carregamento CA e comunicação CAN (Controller Area Network) do VE BYD Qin, nos quais foi possível verificar o comportamento dos sistemas e os impactos que algumas falhas específicas podem causar no funcionamento do veículo. A realização de experimentos utilizando as bancadas didáticas da Beifang adquiridas através do projeto P&D ANEEL-CELESC denominado por projeto Converte. Além de proporcionar conhecimento técnico, a utilização das bancadas didáticas contribui significativamente na questão educacional, auxiliando na capacitação de estudantes e profissionais na área de manutenção de sistemas automotivos, mais especificamente nos componentes e sistemas que constituem um VE, mostrando a sua relevância no cenário atual, em que a busca por soluções mais sustentáveis para a mobilidade urbana tem impulsionado o interesse na área.The present work addresses the main types of powertrains used in electric vehicles, highlighting their characteristics and opportunities for improvement, aiming to carry out a bibliographical review exploring concepts linked to the powertrain of an EV (electric vehicle) and complementing them. o with a practical study using a bench that simulates the BYD Qin EV engine drive system. Initially, a brief historical contextualization of EVs is given, starting from 1800 with the development of the first battery, going through the period between 1880 and 1900 in which there was strong growth in the electric vehicle industry until the current moment in the automotive market. Next, commonly used EV topologies are presented, discussing aspects of battery, hybrid and plug-in electric vehicles, and fuel cells. In relation to VEHs (Hybrid Electric Vehicles), only the classic architectures that the automobile can have been embroidered, namely: series, parallel, series-parallel and complex. In order to introduce the main objective of the work, a study on the powertrain of EVs, the unique concepts of centralized engine, traction close to the wheels and traction at the wheel hub are considered, which are configurations used to make the powertrain. The fundamental components of the electric powertrain have been trained, including the motor, inverter and reduction box. The final objective is met by carrying out a series of practical tests, which involve the acceleration, braking, AC charging and CAN (Controller Area Network) communication system of the VE BYD Qin, in which it was possible to verify the behavior of the systems and the impacts that some specific faults can cause in the vehicle's operation. Carrying out experiments using Beifang teaching benches acquired through the ANEEL-CELESC R&D project called the Converte project. In addition to providing technical knowledge, the use of teaching benches contributes significantly to the educational issue, helping to train students and professionals in the area of automotive systems maintenance, more specifically in the components and systems that make up an EV, showing its relevance in the current scenario, in which the search for more sustainable solutions for urban mobility has driven interest in the area.