Concepção e desenvolvimento de um sistema de propulsão elétrica de baixo custo para veículo utilitário rural
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Data
2024-03-06
Orientador
Souza, Teófilo Miguel de 
Coorientador
Castro, Thaís Santos
Pós-graduação
Engenharia - FEG 33004080027P6
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A eletrificação de veículos tornou-se um componente importante no desafio contra a degradação ambiental causada pelos combustíveis fósseis, contribuindo para a melhoria da qualidade do meio ambiente, através da redução das emissões de dióxido de carbono e do impacto no aquecimento global, colocando-os como solução em ambientes urbanos e rurais. Diante desse cenário e das crescentes necessidades no setor agrícola em relação ao desenvolvimento energético sustentável, a tração elétrica de veículos emerge como uma alternativa, alinhada com a prioridade global de reduzir os gases de efeito estufa decorrentes do uso de combustíveis fósseis. O propósito deste estudo foi conceber e dimensionar um novo sistema de tração elétrica de baixo custo para um veículo agrícola, por meio de cálculos e princípios físicos relacionados à inércia, tração e força, incorporando ímãs permanentes de ferrite inclinados axialmente no rotor, para assegurar a operabilidade agrícola e superar o torque de travamento presente nesse tipo de operação. O utilitário agrícola foi concebido com cálculos de dimensionamento que consideraram as diversas situações de operações em aclive, declive e carga do veículo no meio rural, que resultaram em um motor elétrico de 15 cavalos de potência capaz de atingir velocidades de até 40 km/h sem carga. O controle de velocidade foi realizado por uma caixa de câmbio adaptada de um veículo antigo e a fonte de energia fornecida por oito baterias tracionárias. O estudo resultou em um memorial de cálculos para dimensionamento e adaptação do sistema de tração e caixa de câmbio e incluiu cálculos para a seleção apropriada de baterias na aplicação rural, análise da geração de energia para carregamento sustentável e avaliação de viabilidade econômica do projeto. Conclui-se que a criação de um veículo elétrico utilitário rural de baixo custo, com rotor adaptado e voltado para pequenos produtores é viável, alcançando um valor final, aproximadamente 50% mais econômico que um modelo equivalente a combustão, disponível no mercado automotivo, e com custo de operação 400% menor. A criação do sistema de propulsão elétrico amplia a competitividade e alinha-se às demandas atuais, destacando-se pela capacidade de oferecer um veículo sustentável, que usa energia limpa durante toda a operação e por ser economicamente acessível, contribuindo para impulsionar a produtividade e a competitividade dos pequenos produtores rurais.
Resumo (inglês)
The electrification of vehicles has become a crucial component in the challenge against environmental degradation caused by fossil fuels, contributing to the improvement of environmental quality through the reduction of carbon dioxide emissions and the impact on global warming. This positions them as a solution in both urban and rural environments. Faced with this scenario and the growing needs in the agricultural sector for sustainable energy development, electric traction for vehicles emerges as an alternative aligned with the global priority of reducing greenhouse gas emissions from fossil fuel use. The purpose of this study was to conceive and dimension a new, low-cost electric traction system for an agricultural vehicle, using calculations and physical principles related to inertia, traction, and force. This involved incorporating axially inclined permanent ferrite magnets in the rotor to ensure agricultural operability and overcome the locking torque present in this type of operation. The agricultural utility vehicle was designed with sizing calculations considering various operating situations on inclines, declines, and vehicle load in rural areas. The result was a 15-horsepower electric motor capable of reaching speeds of up to 40 km/h without a load. Speed control was achieved through a gearbox adapted from an old vehicle, and the power source was provided by eight traction batteries. The study produced a calculation memorial for sizing and adapting the traction system and gearbox, including calculations for the appropriate selection of batteries in rural applications, an analysis of energy generation for sustainable charging, and an evaluation of the economic feasibility of the project. It is concluded that the creation of a low-cost rural electric utility vehicle, with an adapted rotor and aimed at small producers, is viable. It achieves a final cost approximately 50% lower than an equivalent combustion model available in the automotive market, with operating costs 400% lower. The creation of the electric propulsion system enhances competitiveness and aligns with current demands, standing out for its ability to offer a sustainable vehicle that uses clean energy throughout its operation and is economically accessible. This contributes to boosting the productivity and competitiveness of small-scale rural producers.
Descrição
Idioma
Português
Como citar
SANTOS, C. A. M. Concepção e desenvolvimento de um sistema de propulsão elétrica de baixo custo para veículo utilitário rural. 162f. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia) - Faculdade de Engenharia e Ciências, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Guaratinguetá, 2024.