Estado de carga inicial das baterias: 100%

Neste cenário, para o ciclo de condução urbano UDDS, observa-se da tabela 4.9 e da figura 4.16 que o modelo “binário” apresenta os melhores resultados em termos de economia de combustível: aproximadamente 30% de redução no consumo. As outras opções de curvas de pedal, no entanto, apresentam valores porcentuais consideravelmente menores, conforme apresentado na tabela 4.9. Isso se deve, principalmente, ao fato de nas outras três curvas (“linear 1”, “linear 2” e “linear saturado a 80%”) a energia disponível nas baterias no início da simulação não ter sido integralmente utilizada, conforme pode ser concluído da figura 4.17. Enquanto o modelo “binário” atinge um SOC de 20% nos primeiros 500 segundos de simulação, indicando que toda a energia armazenada inicialmente nas baterias foi aproveitada na propulsão do carro, os demais modelos terminam a simulação com valores de SOC superiores a 45%, sem tocar o patamar dos 20% em nenhum momento. Isso indica que apenas uma fração da energia inicialmente armazenada nas baterias foi utilizada ao longo de todo o ciclo, justificando a menor economia de combustível obtida com esses modelos.

Tabela 4.9 – Consumo de combustível com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo urbano UDDS.

Ar-condicionado desligado e SOC = 100% (ciclo UDDS)

Modelo Deslocamento _[km] Massa de gasolina _{consumida [kg]} Consumo _[l/km] Economia _(%)

Convencional 11,918 0,5199 0,0582 Referência

Binário 11,947 0,3667 0,0409 29,64%

Linear 1 11,936 0,4590 0,0513 11,85%

Linear 2 11,946 0,4080 0,0455 21,71%

No caso dos modelos “linear 1” e “linear saturado a 80%”, nota-se na figura 4.17 que seus estados de carga (SOC) permanecem praticamente constantes no intervalo de tempo que vai de 300 até 1370 segundos (região de velocidades relativamente baixas). Tal manutenção do SOC indica que a energia gasta em um determinado instante para acelerar o veículo consegue ser recuperada, quase que integralmente, em um momento subsequente através da frenagem regenerativa. No caso do modelo “linear 2”, nota-se que a taxa de descarga das baterias é maior do que para os modelos “linear 1” e “linear saturado a 80%”, e menor do que para o modelo “binário”. Essa característica de baixa taxa de descarga, embora impacte negativamente na obtenção de bons resultados para o ciclo analisado, pode ser positiva no caso de carros submetidos a trajetos urbanos mais longos, já que o torque adicional dos MEs, embora menor, permanece disponível por mais tempo. Além disso, todos os modelos considerados permitem a liberação do torque máximo dos MEs na posição de pedal correspondente a 100% que, em momentos de elevada demanda de desempenho pelo motorista, garantem o mesmo desempenho de aceleração, conforme já dissertado na seção 4.3.

Um ponto que merece ser destacado com relação ao modelo “binário” é que, em toda a faixa de velocidades do ciclo UDDS, ele apresenta elevadas taxas de descarga das baterias que implicam em elevadas correntes elétricas. Conforme apresentado na equação (2.4), correntes muito altas geram quantidades excessivas de calor e, portanto, podem danificar as baterias rapidamente caso seu limite de temperatura seja ultrapassado, diminuindo sua vida útil. Além disso, em virtude dessas perdas energéticas na forma de calor, maior é a ineficiência da conversão de energia e, consequentemente, uma parcela menor da energia armazenada é efetivamente empregada para acelerar o automóvel.

Figura 4.15 – Deslocamento simulado com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo urbano UDDS.

A figura 4.15 mostra os deslocamentos acumulados de todos os modelos ao longo do ciclo urbano UDDS. Como pode-se observar, as curvas encontram-se sobrepostas umas às outras, já que todos os modelos conseguem acompanhar o perfil de velocidades imposto pela norma que define o ciclo de condução utilizado nessas simulações e, portanto, seus valores de deslocamento acumulado são praticamente iguais. O deslocamento acumulado final de cada modelo é dado na tabela 4.9.

Figura 4.16 – Consumo de combustível simulado com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo urbano UDDS.

Figura 4.17 – Estado de carga das baterias simulado com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo urbano UDDS.

Para o ciclo de condução HWFET, observa-se da tabela 4.10 e da figura 4.19 que todos os modelos considerados apresentam valores muito próximos de consumo de

combustível: entre 0,0389 e 0,0394 L/km. Ao contrário do que ocorreu no ciclo urbano, no ciclo rodoviário todos os modelos atingiram o limite mínimo de SOC das baterias, indicando que a energia inicialmente armazenada nelas foi empregada na propulsão do veículo. Tal fato justifica os valores mais próximos de economia de combustível obtidos no ciclo rodoviário. A mesma discussão sobre o modelo “binário” feita para os resultados da simulação realizada com o ciclo urbano, se aplicam aqui já que nota-se na figura 4.20 que o modelo “binário” é responsável por uma descarga muito mais rápida das baterias em relação aos demais modelos.

Tabela 4.10 – Consumo de combustível com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo rodoviário HWFET.

Ar-condicionado desligado e SOC = 100% (ciclo HWFET)

Modelo Deslocamento _[km] Massa de gasolina _{consumida [kg]} Consumo _[l/km] Economia _(%)

Convencional 16,397 0,5793 0,0471 Referência

Binário 16,413 0,4754 0,0389 18,02%

Linear 1 16,415 0,4840 0,0393 16,54%

Linear 2 16,415 0,4845 0,0394 16,46%

Linear com saturação a 80% 16,415 0,4851 0,0394 16,35%

A figura 4.18 mostra os deslocamentos acumulados de todos os modelos ao longo do ciclo rodoviário HWFET. Como pode-se observar, as curvas encontram-se sobrepostas umas às outras, já que todos os modelos conseguem acompanhar o perfil de velocidades imposto pela norma que define o ciclo de condução utilizado nessas simulações e, portanto, seus valores de deslocamento acumulado são praticamente iguais. O deslocamento acumulado final de cada modelo é dado na tabela 4.10.

Figura 4.18 – Deslocamento simulado com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo rodoviário HWFET.

Figura 4.19 – Consumo de combustível simulado com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo rodoviário HWFET.

Figura 4.20 – Estado de carga das baterias simulado com AC desligado e baterias totalmente carregadas (SOC = 100%) para o ciclo rodoviário HWFET.