Ganhos Energéticos do Caminhão Híbrido - PDF
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Marcela Bennert Câmara
1 1 Seminário Internacional de Eficiência Energética Ganhos Energéticos do Caminhão Híbrido Confederação Nacional de Transportes Brasília, 05 de Junho de 2013 MAN Latin America [opcional: departamento] Autor Título < 1 >
2 Possibiliies Agenda 1 O que são Veículos Híbridos? 2 Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos 3 Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos 4 Caminhão VW Híbrido Hidráulico 5 Testes de Consumo de Combustível 6 Considerações Finais < 2 >
3 Afinal o que é Híbrido? A palavra híbrido vem do Latin e significa: mistura de duas ou mais origens Veículos híbridos utilizam duas ou mais fontes geradoras de potência para atingir uma melhor propulsão Recupera, armazena e reutiliza a energia cinética da frenagem das seguintes formas: mecânica elétrica hidráulica < 3 >
4 Possibiliies Agenda 1 O que são Veículos Híbridos? 2 Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos 3 Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos 4 Caminhão VW Híbrido Hidráulico 5 Testes de Consumo de Combustível 6 Considerações Finais < 4 >
5 Elétricos vs Hidráulicos Diferentes dispositivos de armazenagem de energia: Figura 1 Diagrama de Ragone Densidade de energia [Wh/kg]: Baterias: Ultracapacitores: Acumuladores hidráulicos: 0,2-5 Densidade de potência [W/kg]: Baterias: Ultracapacitores: Acumuladores hidráulicos: Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth < 5 >
6 Elétricos vs Hidráulicos Comparativo de componentes: Tecnologia Trativos Controle Armazenagem Hybrid Electric Vehicle (HEV) Hybrid Hydraulic Vehicle (HHV) Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth < 6 >
7 Elétricos vs Hidráulicos Vantagens & Aplicações: Tecnologia Híbrido Elétrico Tecnologia Híbrido Hidráulico v(t) Acceleration is covered by accumulator Maior autonomia Redução dos picos de carga Fonte elétrica auxiliar Elevado aproveitamento da energia cinética Rápida disponibilização da energia Alto torque Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth < 7 >
8 Por que o Hidráulico para o Brasil? Alagamento Sistemas hidráulicos são robustos e confiáveis Sistemas hidráulicos usam componentes e processos já consolidados que estão prontamente disponíveis Operação Sistemas hidráulicos possuem fácil manutenção não necessitando de qualquer infraestrutura especial por parte do operador Workshop Sistemas hidráulicos podem operar em diferentes condições de clima de forma segura, apresentando desempenho estável < 8 >
9 Possibiliies Agenda 1 O que são Híbridos? 2 Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos 3 Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos 4 Caminhão VW Híbrido Hidráulico 5 Testes de Consumo de Combustível 6 Considerações Finais < 9 >
10 Estruturas do Híbrido Hidráulico Híbrido Hidráulico em Paralelo Adicionado ao sistema de propulsão original Alta eficiência em ciclos anda & para Possibilidade de downsizing do MCI Aumenta em até 3x a vida útil do sistema de freio Híbrido Hidráulico em Série Substitui totalmente a transmissão Pemite o motor operar de forma mais eficiente Possibilita montagem remota do MCI Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth and 2012 NTEA Work Truck Show, US EPA < 10 >
11 Possibiliies Main Topics 1 O que são Híbridos? 2 Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos 3 Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos 4 Caminhão VW Híbrido Hidráulico 5 Testes de Consumo de Combustível 6 Considerações Finais < 11 >
12 Características Técnicas Constellation VW x2 Veículo: Motor: MAN D0836 (208kW) Transmissão: AStronic (6 velocidades) Eixo traseiro: 6,83:1 PBT: 23t (3 eixo) Pneus: 275/80 R22.5 Sistema Híbrido Hidráulico (HRB): APU (A4VSO): 210cc (233kW) Acumuladores: 2 x 32l (455kJ ~ 126Wh) Max. torque aceleração: 1,371 Nm Relação da transmissão: 1.52:1 Peso do sistema : 500kg Operação do sistema: 0 a 45 km/h < 12 >
13 Como Funciona o Híbrido Hidráulico? Neste conceito de recuperação de energia, a energia cinética é transformada em energia potencial hidráulica e armazenada em acumuladores para depois ser devolvida ao veículo na forma de movimento Durante a fase de frenagem, o óleo é transferido do reservatório para o conjunto axial moto-bomba, que é acionada através do movimento do cardan, bombeando-o para os acumuladores que o armazena sob alta pressão (300 bar) Durante a fase de aceleração, o óleo armazenado sobre pressão é liberado, de uma forma controlada, para o conjunto axial moto/bomba, acionando o cardan, que faz o veículo tracionar. E assim, o óleo retorna ao reservatório. Reduzindo, desta forma, a carga sobre o motor < 13 >
14 Possibiliies Agenda 1 O que são Híbridos? 2 Veículos Híbridos Ellétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos 3 Estrutura dos Híbridos Hidráulicos 4 Caminhão VW Híbrido Hidráulico 5 Testes de Consumo de Combustível 6 Considerações Finais < 14 >
15 Testes Internos Descrição do ciclo de testes: Uma análise comparativa do consumo de combustível do caminhão híbrido hidráulico foi realizada baseado em um ciclo sintético, que pudesse ser reproduzido várias vezes, operando com o sistema ligado/desligado. Ciclo: - 8 paradas de 30 a 0 km/h - Tempo de duração: 2 horas Método: - Controle da injeção de combustível - Medição da massa de combustível Nota: com objetivo de representar o melhor possível um ciclo urbano de coleta de lixo o caminhão deveria permanecer parado 10s após cada parada < 15 >
16 Resultados (Performance e Consumo de Combustível) Aceleração de 0 a 30 km/h: Velocity [km/h] HRB_OFF HRB_ON 10% melhor Desempenho/Aceleração Time [s] Consumo de Combustível (Acumulado): Fuel Injetcted [g] HRB_OFF HRB_ON Tempo [s] Time [s] 25% melhor Consumo de Combustível < 16 >
17 Resultados Consumo de Combustível Economia de Combustível: Fuel Saving saving [%] (%) Velocity (Km/h) < 17 >
18 Possibiliies Agenda 1 O que são Híbridos? 2 Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos 3 Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos 4 Caminhão VW Híbrido Hidráulico 5 Testes de Consumo de Combustível 6 Considerações Finais < 18 >
19 Considerações Finais O Caminhão VW híbrido hidráulico tem se apresentado como um solução economicamente atrativa para reaproveitamento da energia da frenagem em ciclos de operação anda & para Os resultados dos testes demonstram um potencial de 25% de redução do consumo de combustível baseados na reprodução de um ciclo de operação típico de um caminhão de lixo Redução de CO 2 no ciclo de operação de aprox. 20t/ano/veículo Otimizações futuras podem aumentar os ganhos no consumo de combustível através da combinação de uma estratégia de downsizing de motor (4 cilindros) aliada a equalização da performance de aceleração do veículo. O caminhão de lixo VW híbrido hidráulico assegura simplicidade, robustez, menores custos de manutenção e aquisição dentre as atuais soluções híbridas. Tecnologia desenvolvida pela engenharia brasileira com foco no aumento da eficiência operacional e redução das emissões de CO 2 < 19 >
20 Obrigado! Rodrigo Oliveira Chaves Diretor Engenharia de Desenvolvimento MAN Latin America < 20 >
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