Projeto Bicicleta motorizada

Motor             Comentei em um post passado que ganhei um motor e estava querendo coloca-lo na minha bike.
            Bom, como eu ganhei ele, não tenho muitas informações sobre ele, sei apenas que antes ele era usado para mover uma cadeira de rodas elétrica e que está a muito tempo parado. Pelos testes que fiz nele em giro livre, dá para perceber que ele não está funcionando direito.

            Independente disso, quero testar a ideia, por isso mandei fazer uma peça para encaixar no eixo do motor e transmitir o torque para a coroa.

Pretendo fazer algo parecido com isso:

            Para ter uma noção de como o motor se sairia quando estivesse montado, fiz alguns experimentos exigindo pouco do motor, até porque utilizei uma fonte de apenas 12V e 10A. Obtive os seguintes resultados:

Torque (Nm)	Corrente (A)	RPM
0,02	3,5	1627
0,07	4	968
0,14	5	725
0,21	6,5	529

           Com base nesses resultados, fiz uma tabela para ter uma noção de como o motor irá agir com uma rotação menor e um torque mais forte.

           Quando analisei esses gráficos, me lembrei de alguns gráficos parecidos que fiz há um tempo. Enquanto trabalhava no CECB, trabalhei em um projeto de uma cadeira de rodas elétrica. Nesse projeto, a princípio, não tive muitas informações sobre o motor, então fiz a mesma coisa para descobrir os valores de torque, RPM e corrente, contudo, depois de um tempo procurando por mais informações, descobri a marca e moque do motor, com isso achei seu datasheet na internet, o que torna o trabalho muito mais fácil.

          Com as informações no datasheet e nos meus testes, foi possível calcular como será a potência dele e, infelizmente, como não tive as informações sobre o motor antes de construir a parte mecânica, ele ficou com uma redução inapropriada. Pelos meus cálculos, em condições ideais, em um minuto, a bike passará de 30Km/h para 66Km/h, o que seria uma boa aceleração, mas, antes disso, por conta do alto torque e lenta rotação, ele consumirá uma corrente de 60A. Com essa corrente, o motor iria super aquecer e queimar, isso sem contar que o motor vai perdendo força a media que aquece. O projeto da cadeira elétrica não foi pra frente por isso, o consumo de corrente ficava em torno de 30~40A, aquecendo assim o motor e então seu rendimento caia, dando a impressão que o motor era fraco, isso sem contar que a bateria de 60 Ah descarregava em cerca de uma hora.

            Analisando as curvas de potência, corrente, torque e rotação do motor é possível calcular uma redução para que o motor trabalhe com o melhor desempenho possível. Desconsiderando as forças dissipativas e uma redução apropriada no motor, a bicicleta passaria de 30 Km/h para 60 Km/h em um minuto e consumindo apenas 15A. Na prática, em condições normais, ficaria algo em torno de 30 Km/h a 40 km/h na reta.

Controlador

            O controlador tem função de controlar a corrente do motor sem alterar a tensão que lhe é aplicada, já que a diminuição da tensão causa, por exemplo, problemas na rotação e a perda de torque. A ideia é simples:

 Podemos variar a intensidade da corrente no motor  se o alimentarmos com pulsos e controlarmos a duração deles, o famoso controle PWM ou controle por modulação de pulso.

          O controlador que eu vou utilizar é o que postei há alguns dias (Link). Construí ele pensando no motor "sanguessuga" da cadeira de rodas, portando ele é feito pra aguentar correntes de pico de até 60A e trabalhar com uma tensão de 8V a 24V.

          Esse controlador que postei, no entanto, é só uma palinha do que estou projetando. Ele vai monitorar corrente, tensão, carga, temperatura das baterias e do motor. Com esses dados, ele irá controlará com a potência do motor com maior eficácia e prolongar a vida útil das baterias. Além disso, estou analisando a possibilidade de usar o mesmo controle PWM do motor para carregar as baterias, diminuindo assim o custo do projeto, visto que o controlador vai ser também o carregador. O foco do projeto construir um controlador de fácil instalação e compatível com vários tipos de baterias e motores elétricos entre 24V e 96V, contudo falta verba para levar o projeto adiante. =/

No próximo post, falarei sobre a escolha das baterias e como dimensiona-las.
Abraço e até a próxima!

Prática

        Umas fotos do projeto:

Meu camelo

Motor e suporte

        Antes de descobrir qual era o motor que tinha, fiz boa parte da estrutura, então não levei em consideração a redução. A atual redução é de 1,5:1 e ainda por cima ela ficou com a corrente folgada. Vou primeiro tentar construir um redutor para o motor ou então, caso a ideia do redutor falhar, fazer um tensor de corrente.

Motor a ar comprimido de um pesquisador brasileiro

          Um pesquisador brasileiro desenvolveu um motor de pistões rotativos com 48 cavalos de potência, podendo chegar a uma autonomia de 400~500 Km.

Fonte: http://globotv.globo.com/rede-globo/autoesporte/v/fabricantes-investem-em-motores-a-ar-comprimido/2477743/

          Quando eu tentei montar um carro movido a ar comprimido, esbarrei na questão da eficiência do motor.
          Postagem: http://abceletronica.blogspot.com.br/2011/11/carro-movido-ar.html                 
          O motor a ar não é nenhuma tecnologia revolucionária, Denise Papin no Século XVII já havia tido a ideia de usar o ar comprimido. E esse tipo de tecnologia já foi usado até para trânsito urbano. A primeira foi em Nantes, na França em 1879, contudo, com pressão enorme das petrolíferas, é difícil entrar em circulação qualquer tipo de veículo que não seja movido a derivados do petróleo.

Motor para carros elétricos feito em Curitiba!

Engenheiro eletrônico investe oito anos de trabalho e R$ 300 mil em projeto inovador

O engenheiro eletrônico Wel­­ling­­ton Larcipretti – que há 30 anos trabalha com pesquisa, desenvolvimento e inovação, no Brasil e no exterior – decidiu, em 2001, que era a hora de entrar na onda do carro elétrico. Numa viagem aos Estados Uni­dos ele co­­nheceu um conceito elétrico da Mitsubishi e voltou decidido a desenvolver um mo­­tor. Depois de mais de oito anos de trabalho e de um investimento de R$ 300 mil em materiais, o motor elétrico ma­­de in Curitiba está pronto.

Nesse período foram desenvolvidos quatro protótipos e finalmente a equipe de Larcipretti chegou a uma versão final. O engenheiro lembra que metade dos oito anos foi gasta no desenvolvimento do software e a outra metade no projeto da bateria. Para a primeira tarefa ele contou com o apoio do seu filho, Nicolas Lar­cipretti, estudante de Ciências da Computação na Univali, em Flo­rianópolis (SC), e funcionário da Dígitro Tecnologia, também na capital catarinense.

O trabalho de Larcipretti, do seu filho e da equipe da Costa Sul Autocenter, de Curitiba, deu origem a um motor elétrico que gera uma potência equivalente a 50 cavalos, desenvolve a velocidade má­­xima de 120 km/h e tem uma au­­tonomia que varia de 60 a 80 km, conforme a maneira de conduzir do motorista.

Na tomada
Quando a bateria descarrega, bas­­ta colocar o carro numa tomada comum pelo período de quatro a cinco horas. Hoje, Larcipretti usa uma bateria tracionária, que é industrial, ideal para empilhadeiras. Ela é de chumbo, mas não se trata da mais recomendada pa­­ra automóveis, segundo o en­­ge­­nheiro.

Por isso, ele e sua equipe desenvolveram uma bateria própria para o seu projeto de carro elétrico, também de chumbo. Ela poderá ser recarregada em apenas 90 minutos, afirma Larcipretti. Ago­­ra é preciso que ele encontre uma indústria que se proponha a fabricar a bateria, que além de ser re­­carregada com mais rapidez ainda poderá dar ao veículo uma autonomia de 120 a 130 km.

Larcipretti prevê que a bateria vai custar de R$ 300 a R$ 400, cerca de duas a três vezes mais do que os modelos mais baratos usados hoje pelos veículos com motor a combustão.

Na balança
O projeto de Larcipretti não previa o desenvolvimento de um novo modelo de veículo, mas sim de um motor elétrico. Então ele decidiu usar um Gurgel para fazer a transformação. “Queria algo com 100% de engenharia brasileira”, explica. Do carro original foram retirados aproximadamente 300 quilos. O engenheiro conta que sobraram o chassi, suspensão, rodas, freio e direção. Hoje, o veículo pesa cerca de 500 quilos, sendo que 260 quilos são das baterias.

O funcionamento do veículo com motor elétrico projetado por Larcipretti é bastante simples. É como se fosse um carro automático. Tem acelerador e freio e as marchas são somente para frente ou para trás. O propulsor não tem partida, basta somente acionar a chave na posição “ligado”. Sem marcha lenta, quando o carro para o motor desliga automaticamente e religa quando é pressionado o pedal do acelerador.

O engenheiro eletrônico ex­­plica que o veículo só se movimenta se as portas estiverem fechadas e se o cabo que alimenta a bateria não estiver na tomada. Questão de segurança. E também, como o motor quase não faz barulho, Larcipretti desenvolveu um leve “apito” para os momentos de bai­­xa velocidade, como durante as manobras para estacionar, que tem o objetivo de alertar os pedestres.

No bolso
O principal apelo do carro elétrico é o ecológico, mas se isso não é suficiente para convencer os motoristas, Larcipretti cita o econômico. Segundo ele, o gasto de energia elétrica numa recarga da bateria pode chegar a R$ 5, ou seja, o custo por quilômetro rodado é de R$ 0,06 a R$ 0,08. Para um carro flex, compara, o custo varia de R$ 0,20 a R$ 0,25. “Isso sem falar da economia com manutenção, já que o carro elétrico não tem filtros, correias, mangueiras, escapamento e não precisa de óleo, por exemplo”, completa o engenheiro.

E as oficinas mecânicas? Será que a onda do carro elétrico preocupa os profissionais? O mecânico Hantony Poul, que trabalha na Costa Sul, arrisca dizer que vai reduzir em 70% o volume de trabalho com o motor elétrico. Mas ele não vê isso como um problema porque só o que vai mudar é o tipo de trabalho. O profissional tem que se atualizar, diz ele.

Para Larcipretti, o Brasil possui as condições ideais para o carro elétrico porque 87% da matriz energética no país é limpa (predominantemente hidráulica). Ou seja, nós não poluímos ao produzir energia elétrica, ao contrário do que acontece em outros países. Onde a energia vem das termoelétricas, por exem­­plo, não adianta pensar no veículo elétrico como menos poluidor porque se estará agredindo o meio ambiente ao produzir a energia.

Legislação

Veículo elétrico pode ser regularizado no Detran
O coordenador de Veículos do Departamento de Trânsito (Detran) do Paraná, Cícero Pereira da Silva, diz que os veículos elétricos podem circular nas ruas desde que o proprietário providencie os documentos necessários. Ele explica que no caso do engenheiro eletrônico Wellington Larcipretti essa tarefa é ainda mais simples porque ele está usando um carro já registrado, que tem uma documentação pronta.
O que o engenheiro precisa fazer é informar a transformação do combustível, de gasolina para uma fonte elétrica. O primeiro passo é procurar o Detran e pedir uma autorização para essa mudança. Depois disso, Larcipretti deve levar o veículo para inspeção em um dos órgãos credenciados pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Inmetro). No site do Detran estão listadas 11 entidades credenciadas no estado. Concedido o laudo, basta voltar ao Detran, que vai emitir a nova documentação.
Caso Larcipretti tivesse construído um veículo elétrico totalmente novo, ao invés de usar um carro que já existe e está registrado, da mesma forma ele poderia regularizar a situação do veículo, mas com um pouco mais de trabalho. Nesse caso, seria necessário fazer a homologação do modelo no Departamento Nacional de Trânsito (Denatran).

Conheça a evolução dos veículos elétricos:

1873 – Na primeira onda, R. David­son revelou que um caminhão de quatro rodas pode ser movido por um motor elétrico alimentado por uma bateria de ferro/zinco primá­ria. Em 1881, G. Tourvé criou o pri­mei­­ro veículo elétrico (VE), alimen­ta­­do por uma bateria Planté (bate­ria de placas). 
1900 a 1912 – Na segunda on­­da, os VEs foram utilizados mais do que os veículos movidos a gasoli­­na.
1912 a 1960 – No período, o predomínio foi dos veículos com motor de combustão interna, com baixos preços de combustível e melhor desempenho.
1960 – A terceira onda iniciou-se com o ressurgimento dos VEs em função das preocupações ambien­tais com as emissões de gases do efeito estufa, do aumento do preço dos combustíveis fósseis e do em­bargo do petróleo árabe, em 1970.
1976 – Com as vendas limitadas a um total de pouco mais de cem uni­­dades, os carros elétricos Itaipu e E-500 da Gurgel, pioneiros na Amé­­rica Latina, tinham autonomia de 80 km e consumiam cerca de oito horas para a recarga das baterias.
1990 – A quarta onda, liderada pe­­­lo estado norte-americano da Califórnia, deveu-se à legislação de emissões de gás carbônico naquele país.
2010 – Hoje, em sua quinta onda, os VEs surgem com força devido a vários fatores, incluindo o ambien­tal e o econômico e em função das mudanças tecnológicas e sociais. Os peritos em óleo combustível concordam que ainda há reservas de 990 bilhões a 1,1 trilhão de barris de petróleo acessíveis no mundo. No ritmo atual de uso, 30 bilhões de barris por ano, prevê-se que o mundo irá ficar sem petróleo em algum momento de 2020 até o ano de 2043 (“Fossil Fuels “, 2006).
Fonte: Wellington Larcipretti, engenheiro eletrônico.

Matéria achada com certo atraso no Jornal Gazeta do Povo, em 01/08/2010 

Estudante do DF transforma Gurgel ano 90 em carro elétrico

Ewerson Freitas, um amigo e colega do curso de técnico em eletrônica, apareceu na globo com seu carro elétrico. Parabéns Ewerson, você vai longe!
Segue a reportagem a baixo:

Veículo é carregado na tomada, anda 40 min sem parar e faz até 70 km/h.
Projeto custou R$ 70 mil; consumo é menor que de micro-ondas, diz jovem.

           Após três anos de pesquisa, planejamento, e muito trabalho, o estudante de engenharia mecânica Ewerson Freitas, de 20 anos, conseguiu concluir a adaptação de um carro movido à energia elétrica no Distrito Federal. Segundo o jovem, o carro anda 40 minutos sem parar e chega a fazer 70 km/h com seis baterias de 12 volts. Com a carga cheia, ele percorre cerca de 45 quilômetros. Além de reduzir a emissão de gases e poluentes, o carro não tem ruídos e vibrações.

           “Funciona 100% elétrico, tem o rendimento perfeito”, diz o estudante. “O consumo dele é mais baixo que de um microondas ligado, o equivalente a uma televisão de médio porte.”
As baterias, que levam 10 horas para serem carregadas, ficam localizadas na parte da frente e no porta malas do carro. Para recarregá-las, basta ligar o carro a uma tomada. “É a mesma coisa que pegar e ligar a geladeira na tomada. Tem uma extensão de cinco metros”, diz. “Pego a extensão, ligo na tomada e carrego.”

           Com o apoio de um empresário que conheceu em uma feira de ciências, Ewerson comprou por R$ 6 mil um veículo do modelo Gurgel, dos anos 90, e substituiu o motor convencional dele.

           O custo do total do projeto, diz o estudante, foi de R$ 70 mil, entre peças, horas trabalhadas e experimentação. O jovem diz que utilizou 90% de peças nacionais e diversas peças de sucata para a produção do motor. “Muita coisa encontramos no ferro velho e alteramos. Fomos montando um Frankenstein, pegando pedaços”, disse.

           Ewerson diz que a grande motivação para adaptar um carro movido a baterias foi a questão ambiental. “A ideia principal dele é ser um carro que não seja poluente, que não tenha emissão de gases poluentes, que seja um carrinho urbano, mesmo”, diz. “Não adianta dizer que é ambientalista e usar uma caminhonete poluente gigante e ir sozinho para o trabalho.”

           O estudante diz, no entanto, que não pode usar o carro para andar na cidade porque não tem a documentação adequada. “Por ser um carro convertido, existe um projeto burocrático imposto pelo governo”, diz. “Para os especialistas no assunto, ter alterado as peças originais do carro pode comprometer, dar problemas. Se eu fizer um carro meu do zero, é muito mais fácil com a documentação do que pegar um carro de montadora e converter ele, burocraticamente falando”.

           Agora, Ewerson pretende fazer melhorias no carro que apelidou de “Gurgelzinho”, ou “Gugu”. O jovem diz que sonha em abrir uma empresa no segmento de veículos elétricos no futuro, mas que não quer perder o foco. “São só sonhos”, diz.

Fonte: http://g1.globo.com/distrito-federal/noticia/2013/05/estudante-do-df-transforma-gurgel-ano-90-em-carro-eletrico.html

A mesma reportagem, porém de outra emissora:

Jovem adapta carro comum para funcionar com eletricidade