Projeto e análise de desempenho de um sistema de tração para veículo elétrico de fórmula SAE

Abstract

Neste trabalho é abordado o assunto de sistemas de tração puramente elétricos, com foco em veículos elétricos para a Fórmula SAE (FSAE). São apresentados os tipos de sistemas de tração mais utilizados e é feita uma análise de desempenho para o de sistema de tração escolhido para um veículo que é tomado com estudo de caso. Esta análise visa a obtenção de informações como a aceleração, velocidade máxima, distância percorrida e energia consumida pelo sistema de tração, buscando obter estimativas de resultado nas provas de aceleração e enduro da FSAE. Além disso, é apresentado o projeto do banco de baterias do carro e seus circuitos de acionamento, projetados e construídos com base nas regras do regulamento da FSAE. Devido à restrição de dados disponíveis, alguns parâmetros da modelagem do veículo e do sistema de tração foram estimados; mas, ainda assim, foi possível obter resultados que agregam para o desenvolvimento de tais sistema de tração e validam o projeto realizado. O sistema de tração projetado conta com o uso de dois motores de corrente contínua sem escovas (BLDC), de 2 kW cada, diretamente acoplados à roda, com um banco de baterias de 3,5 kWh. Esse sistema apresentou uma velocidade máxima de 64 km/h, resultado na prova de aceleração de 9,03 segundos e uma autonomia esperada de aproximadamente 50 km.

This document will address the subject of purely electric traction systems, with a focus on electric vehicles for Formula SAE. The most common types of traction systems will be presented and a performance analysis will be made for the traction system chosen for a Formula SAE vehicle used as case study. This analysis aims to obtain information such as acceleration, maximum speed, distance traveled and energy spent by the traction system, seeking to estimate results of acceleration and of time to perform enduro races of FSAE. In addition, the design of the car’s battery pack and it’s drive circuits, designed and built based on the rules of the FSAE regulation, will be presented. Due to the restricted data available, some vehicle and traction system modeling parameters were estimated, but it was still possible to obtain results that are relevant for the desing of such items and to validate the developed project. The designed traction system uses two BLDC motors of 2 kW each, directly coupled to the wheels, with a 3.5 kWh battery pack. The simulated model resulted in a top speed of 64 km/h, with 9,03 second for the acceleration test and an expected autonomy of approximately 40 km.