Instrumentação e análise do consumo energético baseado na pose de um veículo elétrico de competição

Abstract

Este trabalho tem como objetivo instrumentar um protótipo de veículo elétrico desenvolvido para competições universitárias de eficiência energética e testar o impacto de diferentes estratégias de pilotagem sobre o consumo de energia do mesmo. As estratégias adotadas para a análise e comparação de resultados se referem ao controle da velocidade de condução e a execução de dois traçados diferentes: minimizando a distância percorrida no circuito e outro suavizando a execução das curvas. O algoritmo que gera o traçado da rota de suavização de curvas foi desenvolvido neste trabalho, tendo como base a aplicação de conceitos de geometria analítica sobre as dimensões da pista e do protótipo. A instrumentação desenvolvida visou mensurar e coletar dados a respeito da posição e orientação do veículo, bem como as grandezas elétricas de tensão e corrente pertinentes a suas medidas de consumo. Os dados coletados a respeito da pose do veículo, inclinação lateral, inclinação frontal e orientação em relação ao norte geográfico da terra, tiveram por objetivo identificar comportamentos do piloto e características de relevo da pista que pudessem estar relacionados a características do consumo do veículo. Registros em vídeo dos ensaios por meio de uma câmera embarcada também complementaram a análise por meio da identificação de padrões de condução e adversidades nos percursos. O algoritmo de traçado de pista que visa suavizar as curvas foi ensaiado em circuitos similares aos circuitos de prova do protótipo, e a influência deste traçado sobre a eficiência energética do veículo foi relacionada com o traçado de menor distância usualmente executado durante as competições de eficiência.

The objective of this work is to instrument an electric vehicle prototype developed for energy efficiency competitions, it also aims to test the impact of different driving strategies on energy consumption. The strategies adopted for the analysis and comparison of results will explore different vehicle speeds and the execution of two different traces: minimizing the traveled distance in the circuit and smoothing the execution of the curves. The algorithm that generates the smoothed curves route was developed in this work based on the application of analytic geometry concepts on the track and prototype dimensions. The instrumentation developed is capable to measure and collect data regarding the position and orientation of the vehicle, as well as the consumption values, based on voltage and current measurements. The data collected on vehicle pose, lateral inclination, frontal inclination and orientation in relation to geographic north of the earth, had the objective to identify pilot behaviors and characteristics of relief of the track that could influence consumption of the vehicle. Video footage of the trials was taken using an onboard camera that was used to improve the analysis by identifying driving patterns and adversities on the routes. The track layout algorithm developed to smooth the curves was tested in circuits similar to circuits of the prototype competition. The energy efficiency of this tracing was compared to the energy efficiency of the smaller distance trace usually executed during the efficiency competitions.