Freio regenerativo: Aplicação e efeito de métodos de controle para aumentar a eficiência de energia em carros elétricos.

Abstract

A frenagem regenerativa é uma tecnologia é um método que permite recuperar parte da energia cinética de um veículo durante a frenagem, ao contrário dos sistemas tradicionais. Essa energia é convertida em eletricidade e armazenada, melhorando o desempenho energético do veículo. Com isso, há o desafio de carregar a bateria, que tem tensão maior à gerada pelo motor durante a frenagem. Assim, será abordado duas técnicas. A primeira, um circuito buck-boost chopper e um regime especial de capacitores que cria pulsos de tensões elevadas. A pesquisa combina modelagens analíticas e simulações computacionais no software Matlab/Simulink. Os resultados iniciais mostraram necessidade de buscar uma abordagem alternativa, visto que não foi atingido a recuperação de energia esperada durante a simulação. Também, é importante destacar a importância da otimização dos parâmetros para o desempenho do sistema. Foi identificado a importância do impacto da frequência do PWM e velocidade final na eficiência da recuperação de energia. Assim, sabe-se o primeiro atua em papel fundamental no resultado final da simulação, e o segundo se mantém indiferente. Também, é inerente o apoio do tempo de frenagem, velocidade inicial e corrente de frenagem no desempenho da simulação. Assim, é concluído que é possível a recuperação de energia na frenagem de veículos elétricos, por meio de circuitos elevadores de tensão, além de fatores externos, como intensidade da frenagem, terem forte influência na performance do sistema. Para justa comparação, recomenda-se simular condições específicas, baseadas na competição de eficiência energética Shell Eco-Marathon, que ocorre no Rio de Janeiro anualmente.Regenerative braking is a technology that allows for the recovery of part of a vehicle's kinetic energy during braking, unlike traditional systems. This energy is converted into electricity and stored, improving the vehicle's energy performance. However, there is a challenge in charging the battery, which has a higher voltage than what is generated by the motor during braking. To address this, two techniques will be explored: the first involves a buck-boost chopper circuit, and the second uses a special capacitor regime that creates high voltage pulses. The research combines analytical modeling and computer simulations using Matlab/Simulink software. Initial results showed the need for an alternative approach, as the expected energy recovery was not achieved during the simulation. Additionally, it is important to emphasize the need for optimization of system parameters to enhance performance. It was identified that the frequency of the PWM and final speed significantly impact the efficiency of energy recovery. The PWM frequency plays a crucial role in the final simulation results, while the final speed remains indifferent. Moreover, factors such as braking time, initial speed, and braking current inherently support the simulation’s performance. Thus, it is concluded that energy recovery during braking of electric vehicles is possible through voltage-boosting circuits, with external factors like braking intensity having a strong influence on system performance. For fair comparison, it is recommended to simulate specific conditions based on the Shell Eco-Marathon, an energy efficiency competition held annually in Rio de Janeiro.