1° Seminário Internacional de Eficiência Energética
Ganhos Energéticos do Caminhão Híbrido
Confederação Nacional de Transportes
Brasília, 05 de Junho de 2013
Agenda
1
O que são Veículos Híbridos?
Possibiliies
2
Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos
3
Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos
4
Caminhão VW Híbrido Hidráulico
5
Testes de Consumo de Combustível
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:
¾
mecânica
¾
elétrica
¾
hidráulica
Agenda
1
O que são Veículos Híbridos?
Possibiliies
2
Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos
3
Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos
4
Caminhão VW Híbrido Hidráulico
5
Testes de Consumo de Combustível
Elétricos vs Hidráulicos
Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth
Diferentes dispositivos de armazenagem de energia:
Densidade de energia [Wh/kg]:
Baterias:
10 -100
Ultracapacitores:
01 - 10
Acumuladores hidráulicos:
0,2 - 5
Densidade de potência [W/kg]:
Baterias:
10 -300
Ultracapacitores:
200 – 4.000
Acumuladores hidráulicos: 2.000 – 300.000
Figura 1 – Diagrama de Ragone
Elétricos vs Hidráulicos
Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth
Comparativo de componentes:
Tecnologia
Trativos
Controle
Armazenagem
Hybrid
Electric
Vehicle
(HEV)
Hybrid
Hydraulic
Vehicle
(HHV)
Elétricos vs Hidráulicos
Fonte: 2010 ADS International Convention & Tradeshow, Bosch Rexroth
Vantagens & Aplicações:
Tecnologia Híbrido Elétrico
Maior autonomia
Redução dos picos de carga
Fonte elétrica auxiliar
Tecnologia Híbrido Hidráulico
Elevado aproveitamento da energia cinética
Rápida disponibilização da energia
Alto torque
v(t)
Acceleration is covered
by accumulator
Sistemas hidráulicos são robustos e
confiáveis
Sistemas hidráulicos usam
componentes e processos já
consolidados que estão prontamente
disponíveis
Sistemas hidráulicos possuem fácil
manutenção não necessitando de
qualquer infraestrutura especial por
parte do operador
Sistemas hidráulicos podem operar em
diferentes condições de clima de forma
segura, apresentando desempenho
estável
Por que o Hidráulico para o Brasil?
Alagamento
Workshop
Agenda
1
O que são Híbridos?
Possibiliies
2
Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos
3
Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos
4
Caminhão VW Híbrido Hidráulico
5
Testes de Consumo de Combustível
Estruturas do Híbrido Hidráulico
Híbrido Hidráulico em Paralelo
Híbrido Hidráulico em Série
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
Substitui totalmente a transmissão
Pemite o motor operar de forma mais eficiente
Possibilita montagem remota do MCI
Main Topics
1
O que são Híbridos?
Possibiliies
2
Veículos Híbridos Elétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos
3
Arquitetura dos Híbridos Hidráulicos
4
Caminhão VW Híbrido Hidráulico
5
Testes de Consumo de Combustível
Características Técnicas
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
Constellation VW 17.280 6x2
Veículo:
Motor: MAN D0836 (208kW)
Transmissão: AStronic (6 velocidades)
Eixo traseiro: 6,83:1
PBT: 23t (3° eixo)
Pneus: 275/80 R22.5
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
Agenda
1
O que são Híbridos?
Possibiliies
2
Veículos Híbridos Ellétricos vs Veículos Híbridos Hidráulicos
3
Estrutura dos Híbridos Hidráulicos
4
Caminhão VW Híbrido Hidráulico
5
Testes de Consumo de Combustível
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
Testes Internos
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.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tempo [s]
HRB_OFF
HRB_ON
Fuel Inje
tct
ed
[g]
Time [s]
Resultados
(Performance e Consumo de Combustível)
Aceleração de 0 a 30 km/h:
Consumo de Combustível (Acumulado):
0
5
10
15
20
25
30
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
HRB_OFF
HRB_ON
Velocity
[km/h]
Time [s]
10% melhor
Desempenho/Aceleração
25% melhor
Consumo de Combustível
Resultados Consumo de Combustível
Economia de Combustível:
Fuel sav
ing
(%
)
33
25
19
0
5
10
15
20
25
30
35
40
20
30
40
Velocity (Km/h)
Fuel Saving [%
]
Agenda
1
O que são Híbridos?
Possibiliies
