Modelagem Matemática e Simulação de um Veículo Elétrico Movido a Células de Combustível

Abstract

Os sistemas de tração veicular alternativos (híbrido, hidrogênio, elétrico) são uma resposta direta ao problema das emissões em áreas urbanas muito congestionadas. No Brasil, não existe opção no mercado de veículos elétricos a célula de combustível e poucos trabalhos são identificados na literatura. Portanto, o projeto e a otimização deste tipo de veículo através de modelos matemáticos podem trazer muitos benefícios. O uso de uma plataforma virtual ajuda a limitar gastos com atividades experimentais caras e demoradas. O presente trabalho teve o objetivo geral de modelar matematicamente e simular um veículo elétrico movido a células de combustível. Para tanto, foram utilizados perfis de condução e dados do veículo Toyota Mirai a fim de determinar a autonomia, consumo de hidrogênio e variações de potência nas células de combustível. Os resultados obtidos mostram que a modelagem matemática e simulação são ferramentas que podem auxiliar na tomada de decisões sobre o projeto de um veículo elétrico. Além disso, verificou-se que a autonomia e consumo de hidrogênio podem ser determinados através de diversos ciclos de condução.

Alternative vehicle technology (hybrid, hydrogen, electric) is of considerable importance for today’s issues regarding to polutant emissions and traffic in urban areas. Unfortunately, technologies such as electric or fuel cell vehicles are not a choice in Brazil yet. Besides that, only few studies relating to the topic have been found. Therefore, the design and optimization through mathematical modeling can be very valuable rather than performing long and expensive experiments, once a virtual platform would help cut costs. Thus, the present work aims to model and simulate a fuel cell electric vehicle by using the drive schedule and data from Toyota Mirai in order to determine its performance, hidrogen consumprion, and the fuel cell power range. The resuts obtained suggest that mathemtical modeling and simulation are helpful tools for electric vehicle project decision making. Futhermore, vehicle performance and hidrogen consumption are found to be determined through different drive schedules