Curso de Conversão de Carros Elétricos - Roberto...

Curso de Conversão de Carros Elétricos - Roberto Saldo

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SUMÁRIO

1- Introdução 4

2- Kit básico 8

3- Escolha do motor

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4- Escolha do controlador 12

5- Acelerador

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6- Dimensionamento do banco de baterias 14

7- Escolha do veículo

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8- Preparação do veículo para a conversão 16

9- Planejamento da conversão

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10- Acomodação dos componentes 17

10.1- Motor

17 10.2- Controlador

20 10.3- Acelerador

21 10.4- Bomba de ar condicionado

22 10.5- Bomba de direção hidráulica

23 10.6- Banco de baterias

25 10.7- Bomba de vácuo para freio

26 10.8- Potenciômetro, Voltímetro, Amperímetro

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11- Usar ou não a transmissão

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12- Transmissão automática ou mecânica 28

13- Consumo

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14- Autonomia 33

15- Suspensão

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16- Bateria 36

17- BMS Sistema de gerenciamento de baterias

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18- Carregador de baterias 38

19- Recarga

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20- Conversor DC/DC 43

21- Conectores, cabos e fios

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22- Sistema de Proteção Elétrica 44

23- Tabelas e Anexos 46


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INTRODUÇÃO

Os primeiros carros eram elétricos. Apresentados há mais de 100 anos atrás, os carros elétricos ou também conhecidos como veículos elétricos (VE’s) reinavam absolutos. É difícil dar créditos a invenção do carro elétrico para um inventor ou país. Na verdade, foi uma série de avanços - da bateria ao motor elétrico – e essas tecnologias chegaram por volta do ano de 1800, levando os primeiros veículos elétricos para as ruas. No início do século, inovadores na Hungria, Holanda e Estados Unidos - incluindo um ferreiro de Vermont - começaram a brincar com o conceito de um veículo movido a bateria e criaram alguns dos primeiros carros elétricos de pequena escala. Robert Anderson, um inventor britânico, desenvolveu a primeira carruagem elétrica em Bruto por volta desta mesma época. Não foi até a segunda metade do século 19 que os inventores franceses e ingleses conseguiram construir os primeiros carros elétricos práticos. Nos EUA, o primeiro carro elétrico de sucesso fez sua estréia por volta de 1890, graças a William Morrison, um químico que morava em Des Moines, Iowa. Seu veículo de seis passageiros capaz de atingir uma velocidade máxima de 14 quilômetros por hora era pouco mais que um vagão eletrificado, mas ajudou a despertar o interesse em veículos elétricos. Nos anos seguintes, veículos elétricos de diferentes montadoras começaram a aparecer em toda a cidade de Nova York e até tinham uma frota de mais de 60 táxis elétricos. Em 1900, os carros elétricos estavam em seu auge, respondendo por cerca de um terço de todos os veículos na estrada. Durante os 10 anos seguintes, eles continuaram mostrando fortes vendas. Os veículos elétricos reinaram enquanto os carros a gasolina necessitavam avanços. Eles precisavam de muito esforço manual para dirigir - mudar de marcha não era uma tarefa fácil e eles precisavam ser iniciados com uma manivela, dificultando sua operação. Também eram barulhentos e seu escape era desagradável. Os carros elétricos não apresentavam nenhum dos problemas associados ao vapor ou à gasolina. Eles eram silenciosos, fáceis de dirigir e não emitiam um poluente fedorento como os outros carros da época. Carros elétricos rapidamente se tornaram populares entre os residentes urbanos - especialmente mulheres. Eles eram perfeitos para viagens curtas pela cidade, e as más condições das estradas fora das cidades significavam que poucos carros de qualquer tipo poderiam se arriscar mais. À medida em que mais pessoas obtiveram acesso à eletricidade nos anos 1910, tornou-se mais fácil carregar carros elétricos, aumentando sua popularidade em todas as esferas. Mas os VE’s perderam seu lugar para os veículos a combustão interna VCI assim que eles foram sendo modernizados e as estradas melhoradas. Eles ganharam melhor autonomia e


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melhoraram na emissão de ruídos e gases, o que foram fatores que colocaram os VCI’s na frente até pouco tempo atrás. Mas isso está mudando e a popularidade dos VE’s está aumentando hoje com a chegada das super-baterias. Quer seja um híbrido, plug-in híbrido ou totalmente elétrico, a demanda por veículos com tração elétrica continuará a subir à medida em que os preços caem e os consumidores procuram maneiras de economizar dinheiro na bomba. Atualmente, os VE’s são responsáveis por mais de 3% das vendas de veículos novos no mundo e deve crescer para 7% - ou 6,6 milhões por ano - em todo o mundo até 2020, de acordo com um relatório da Navigant Research. Com esse crescente interesse em veículos elétricos, não é difícil imaginar onde essa tecnologia estará nos próximos 10 ou 20 anos.

As vantagens dos veículos elétricos Referência: https://www.portal-energia.com/vantagens-e-desvantagens-do-carro-electrico-vs-gasolina/

Maior eficiência do motor: Os veículos elétricos utilizam tipicamente entre 0,1 a 0,23 kW/h por quilômetro. Aproximadamente metade deste consumo é derivado da ineficiência do processo de carga das baterias. A média de consumo equivalente para um veículo a gasolina é de 0,98 kW/h por quilômetro, sendo assim bastante menos eficientes que um veículo elétrico. Zero-Emissões: O veículo elétrico é a única solução 100% Zero-Emissões em utilização. Zero-emissões inclui zero ruídos, zero emissões de gases efeito de estufa e zero emissões de poluentes. Condução silenciosa: Os veículos elétricos oferecem uma experiência de condução caracterizada por uma deslocação do veículo mais silenciosa e suave. Isso é conseguido pela ausência de várias peças móveis no motor, pelo ruído da combustão, mas também pela ausência do sistema de escape uma das principais fontes de ruído num automóvel. Custos de utilização: O custo da energia elétrica despendida por veículos elétricos com um sistema de armazenamento de energia em baterias corresponde a um terço do valor do custo do combustível utilizado por veículos com motores de combustão interna, para a mesma distância percorrida e em condições idênticas de utilização. Além disso os veículos elétricos têm menos custos de manutenção já que não precisam de mudanças de óleo frequentes e outras operações de manutenção pois os motores têm menos peças móveis no motor. Frenagem regenerativa: Utiliza o fato de um motor elétrico poder funcionar como gerador. O motor elétrico é usado como gerador durante a travagem do veículo e a saída produzida após convertida é usada para recarregar as baterias, ou seja, o veículo devolve energia ao sistema. Durante o processo de frenagem, as ligações do motor são alteradas de modo a que o motor funcione como gerador. Condução: Os veículos elétricos têm uma condução agradável, dispensando pedal de embreagem e caixa de condução. Tanto para cidade como em situações em que seja necessário fazer uma aceleração mais fervorosa não é preciso ter em atenção a caixa de velocidades. O torque dos motores elétricos é constante a qualquer rotação, podendo proporcionar performances interessantes. Menos impostos e incentivos: Os automóveis elétricos atualmente se beneficiam de descontos em impostos de importação e IPVA (dependendo do estado em que se reside).

https://www.portal-energia.com/vantagens-e-desvantagens-do-carro-electrico-vs-gasolina/


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Desvantagens dos veículos elétricos

Baterias: Uma das grandes desvantagens das baterias é o seu peso. Embora tenha havido avanços tecnológicos, para que as baterias proporcionem uma autonomia interessante, ainda pesam bastante. Por exemplo as baterias do Tesla Roadster de Íons de lítio pesam 450 kg. O tempo de vida útil de um conjunto de baterias poderá andar entre os 160.000 km e os 200.000 km, o que aliado ao seu custo pode ser uma grande desvantagem ter que incorrer no custo de um conjunto novo ao fim destes quilômetros. O funcionamento das baterias a baixas temperaturas também não é o melhor, havendo perda de eficiência. Autonomia: Também diretamente relacionado com as baterias, o seu tamanho e tecnologia usada, a autonomia dos veículos elétricos ainda é limitada quando comparada com um veículo com motor de combustão. A autonomia poderá andar entre os 100 km e os 200 km em média consoante o tipo de veículo. Tempo de carga: As baterias de Íons de lítio já permitem que quando carregadas em locais específicos possam atingir cerca de 80% da sua capacidade em cerca de 15 a 20 minutos. A carga total, quando efetuada em casa numa tomada normal de 220V pode durar entre 6 a 8 horas. Custo de aquisição: apesar dos custos mais baixos de operação, os veículos elétricos apresentam em contrapartida um custo de aquisição normalmente mais elevado, devido ao fato de ser produzido em pequenas séries. O custo das baterias ainda é uma componente considerável do custo total. Produção de eletricidade: dependendo da forma como é produzida a eletricidade, pode haver emissões de CO2 relacionadas com a circulação dos veículos elétricos.

Como converter seu carro para elétrico Referência: Elifas Chaves Gurgel do Amaral

1.1 Por que veículo elétrico? Muitos são os motivos que hoje nos leva a escolher um veículo elétrico para nos locomovermos. Nos primórdios dos veículos automotores, os veículos elétricos predominaram. Entretanto, em função da pouca autonomia proporcionada pelas baterias de chumbo-ácidas, eles perderam a hegemonia para os veículos movidos a combustíveis fósseis, passando a atender apenas a necessidades específicas. A seguir, as principais vantagens dos veículos elétricos sobre os movidos a motor de combustão interna: 1.1.1 Maior torque O motor elétrico fornece o torque total a partir do momento em que é acionado. 1.1.2 Maior eficiência A eficiência de um motor elétrico é em torno de 80%, em contrapartida, a eficiência de um motor de combustão interna é próximo a 30%. 1.1.3 Mais silencioso Por não ter explosões internas, o motor elétrico produz muito menos ruído mesmo em altas rotações.


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1.1.4 Maior confiabilidade A confiabilidade de um veículo elétrico é percebida em função da pouca quantidade de componentes que podem apresentar falhas. 1.1.5 Usa freio regenerativo Enquanto num veículo movido a motor de combustão interna, toda a energia utilizada para parar o veículo é transformada em calor, e, consequentemente, não é aproveitada, num veículo elétrico, parte dessa energia retorna às baterias aumentando a autonomia de 20% a 30%, dependendo do trajeto. 1.1.6 Não polui o meio ambiente Conforme a Empresa de Pesquisa Energética – EPE, que é uma empresa pública vinculada ao Ministério de Minas e Energia e que tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético, apresentou em seu Boletim Energético Nacional – BEM 2016, que o setor de transportes no Brasil é responsável pela emissão de cerca de 42% de todo o CO2 lançado na atmosfera. 1.1.7 Requer menos manutenção O veículo elétrico não dispõe dos sistemas de injeção, arrefecimento, escapamento e alimentação. Assim, não precisa de troca de velas, troca de óleo, troca de filtros de gasolina, troca de filtro de óleo além de muitas outras ações que são específicas para veículos com motores a combustão interna. 1.1.8 Maior simplicidade O veículo elétrico não necessita de uma série de sistemas apenas existentes em veículos com motor de combustão interna, tendo 30% menos peças. Um motor elétrico tem apenas três partes móveis, enquanto um motor de combustão interna tem cerca de 200. 1.1.9 Em uso, não consome energia quando parado Outra vantagem do veículo elétrico é que o motor elétrico se desliga quando o carro está parado. A energia consumida é apenas para os sistemas elétricos periféricos, como luzes, som e limpador do para–brisa. 1.1.10 Pode ser usado como armazenamento de energia O banco de baterias de um veículo elétrico pode ser utilizado como armazenamento e energia bem como ser aplicado como fonte de energia de emergência para instalações residenciais e comerciais. 1.1.11 Flexibilidade em relação à fonte geradora de energia Qualquer que seja a fonte de energia, solar, eólica, hidráulica, combustíveis fósseis, biomassa, carvão ou outras, pode ser utilizada para recarregar as baterias de um veículo elétrico. A outra grande vantagem é a facilidade de transporte da energia elétrica. 1.1.12 Maior potência por unidade de peso e unidade de volume Os motores elétricos são, em sua grande maioria, mais leves e menores se comparados com motores a combustão interna, considerando a mesma potência fornecida.


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KIT BÁSICO A escolha do kit adequado está diretamente ligada à potência e autonomia desejada. Nesta apostila, você vai aprender a calcular e comprar o kit certo para o seu veículo. Um kit básico é composto por: Motor elétrico, controlador, Banco de baterias, display de corrente e voltagem, conversor DC/DC ou CC para CC (Corrente contínua), Flange de adaptação do motor, fusível, acelerador (pot box), carregador de baterias.

Motor elétrico

Controlador

Banco de baterias

Medidor de corrente e tensão / Potenciômetro

Conversor DC/DC (corrente continua para corrente continua)

Flange de adaptação

Fusível

Solenóide


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Bomba de vácuo para freio

Acelerador (Pot Box)

Carregador de baterias

Acoplamento do motor

Gerenciador de banco de baterias (BMS) Caixa de direção

elétrica

Bomba elétrica de ar condicionado


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ESCOLHA DO MOTOR

A escolha do motor para ser usado na conversão de um veículo a combustão interna (VCI) para elétrico (VE) é feita de formas diferentes: 1- Na primeira calculamos as forças que atuam em um veículo em movimento (veja cálculos na página de desempenho e consumo), para determinar a potência necessária para tirar esse veículo da inércia, depois acrescentamos a potência necessária para este veículo chegar ao resultado pré-determinado de potência, autonomia e velocidade final, parece confuso e é, mas temos outras maneiras de definir qual o motor a ser utilizado na conversão. 2- A segunda forma é usando como base a potência original do veículo a ser convertido (isso no caso de se utilizar a transmissão original). Partindo do princípio que o veículo a ser convertido foi projetado para usar um motor de uma determinada potência, podemos afirmar que, se usarmos na conversão um motor elétrico com a mesma potência, essa conversão terá grande chance de ter êxito mas, para isso temos que considerar fatores importantes. Um motor a combustão interna tem eficiência de no máximo 40%, já o elétrico pode chegar a 97%, então, podemos concluir que, se um veículo a combustão interna estiver equipado com um motor de 100 CV, poderíamos substituí-lo por um motor elétrico de aproximadamente 40 CV. Esta é a base inicial que a grande maioria dos convertedores usam, mas nem sempre funciona 100% pois temos que levar em conta outros fatores como rotação, a mudança do peso do veículo e o centro de gravidade, que pode mudar a altura da frente ou traseira, mudando a aerodinâmica do veículo. Tanto a mudança no peso quanto a mudança no centro de gravidade vão variar de acordo com o tamanho do banco de baterias, então, devemos sempre pensar antes na autonomia e potência desejada para escolher um motor um pouco maior ou menor, assim a chance de sucesso aumenta. Obs. No exemplo acima a potência contínua pode ser de 40 CV, mas a de pico deve ser próxima a máxima de 100 CV. No Brasil a unidade de Potência mecânica é CV que tem valor próximo ao do HP. 3- Uma outra forma de escolher é usando como base as conversões já existente e usar de acordo com o peso do veículo. Em geral, as lojas que vendem kits completos já testaram e aprovaram kits para cada peso de veículo, então, se procurarmos lojas que vendem o kit e dão exemplos de carros convertidos com este kit, podem nos ajudar na escolha do motor mais adequado, temos que levar em conta que lojas americanas (devido leis severas) não querem ter problemas com reclamações então, procuram trabalhar com kits de alta performance que são mais caros.

Como exemplo temos a loja americana evwest: https://www.evwest.com/catalog/index.php?cPath=8

https://www.evwest.com/catalog/index.php?cPath=8


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Os motores trifásicos são mais eficientes mas, mais caros por isso, na hora da compra esse fator também tem que ser levado em conta. Outro fator importante é aquecimento. Motores mais modernos são mais eficientes aquecem menos e por isso não perdem potência através de calor, por isso em geral também são mais leves.

Potência elétrica= V x A x 1.000 (KW) Potência em CV= KW x 1,35962

Para a especificação do Motor elétrico os parâmetros mais usuais são: ● Corrente contínua (CC) mais barato, e Corrente Alternada (CA) mais eficiente e mais

caro. ● Faixa de corrente contínua entre 150A à 200A, e de Pico, conforme a máxima que

o Controlador puder fornecer (400 A ou mais); ● Faixa de Tensão entre 72 a 144V (total do banco de baterias).

ESCOLHA DO CONTROLADOR


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O controlador é escolhido em função da corrente calculada necessária para atender aos requisitos de desempenho, e também das características do motor. Ele usa a energia das baterias e as entrega ao motor de acordo com a velocidade desejada. O pedal do acelerador é ligado a um potenciômetro (resistor variável), este potenciômetro fornece o sinal que diz ao controlador quanta potência ele deve fornecer ao motor. O controlador pode fornecer zero de energia (quando o carro está parado), potência máxima (quando o motorista pisa fundo no pedal do acelerador) ou qualquer nível de potência intermediário dependendo da posição do pedal.

DC: Um controlador DC simples conectado às baterias e ao motor CC (corrente contínua). Se o motorista pisar fundo no pedal do acelerador, o controlador fornecerá os 96 volts completos das baterias para o motor. Se o motorista tirar o pé do acelerador, o controlador entrega zero volts ao motor. Para qualquer configuração intermediária, o controlador "corta" os 96 volts centenas de vezes por segundo para criar uma voltagem média em algum lugar entre 0 e 96 volts.

Um Inversor se conecta a um motor AC. Usando seis conjuntos de transistores de potência, (Ex: O Inversor recebe 300 volts CC e produz 240 volts AC, trifásicos).

ACELERADOR

O acelerador, ou Pot Box em inglês, serve para informar ao controlador qual é a carga que ele terá que enviar para o motor para que ele atinja determinada velocidade. Para isso ele manda


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informações que podem ser na forma de resistência ou voltagem. Os mais comuns são os de resistência que funcionam de 0 a 5 ohms ou de 5 a 0 ohms. O Pot Box de 0 a 5 ohms é muito comum, pois usa a mesma resistência da maioria dos veículos a combustão originais equipados com injeção eletrônica. Nesses veículos, existe uma peça chamada corpo de injeção. Nesta peça que substituiu os antigos carburadores nos carros modernos, encontramos um pequeno sensor chamado TPS (Throttle position sensor) que funciona exatamente como os Pot Box comprados em lojas (Mais caros) especificamente para a conversão de VE’s. Os modelos são os mais variados, mas funcionam da mesma forma.

Pot Box (mod1)

Pot Box (mod 2)

Sensor TPS

DIMENSIONAMENTO DE BANCO DE

BATERIAS


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Banco de baterias principal Um Banco de bateria para veículo elétrico (EVB) é recarregável, ele é usado como fonte de energia do veículo a bateria. Veículos elétricos precisam usar energia por um longo período de tempo, e sem essa energia armazenada seria quase impossível a utilização de um VE. As baterias para veículos elétricos são caracterizadas pela relação Peso/potência. Esta relação energia /peso nos dá a densidade de energética. Então dois fatores indicam se um banco de baterias é bom: ele precisa ser leve e guardar muita energia. Quanto maior a quantidade de energia e mais leve a bateria, maior é a densidade energética. Os tipos de baterias usados para tração de veículos elétricos são: 1- A bateria mais adequada são as de Íons de Lítio Pois elas permitem uma descarga profunda de energia e são leves, portanto tendo uma alta relação de energia/peso (densidade energética). Como desvantagens, temos: alto custo inicial (mas ao longo do tempo tornam-se vantajosas pois duram muitos anos), difíceis de se encontrar no Brasil, e a necessidade de se usar um BMS (Sistema de gerenciamento) que gera um custo extra. 2- Baterias de Chumbo ácido 2.1- Comuns (demandam manutenção e emitem gases tóxicos) ou Seladas (não tem os mesmos problemas) Tem menor custo inicial, mas precisam ser trocadas muito mais depressa (cerca de um ano), e não compensam ao longo de muitos anos. Não são projetadas para tração de veículos elétricos com bom desempenho e são muito pesadas. Mesmo assim são empregadas em projetos mais baratos e com autonomia reduzida de até 50 Km ou pouco mais. ** Roberto, relatar sua experiência com seu carro**, em que condições poderia ser usada?


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3- Baterias de ácido de Ciclo profundo Como exemplo as da marca Trojan, são usadas normalmente em veículos pequenos e de pouco desempenho, tais como Carros de Golfe, e em alguns projetos de automóveis elétricos. A densidade energética não é muito boa e se tornam pesadas para maiores autonomias, e é mais difícil de se encontrar no Brasil, e de qualquer maneira tornam-se muito caras. Temos outros tipos de baterias, tais como a AGM ou de Gel, mas sem relatos de sucesso de uso, pois são muito pesadas. Para a especificação do Banco de Baterias os parâmetros mais usuais são: - Faixa de corrente entre 150 a 200 A; - Faixa de Tensão entre 72 a 144 V (total do banco). - não deveriam exceder no total a 30% do peso do veículo. Bateria original 12V Os VE’s são equipados com uma bateria original de 12V que tem a finalidade de manter os equipamentos originais como Luzes de iluminação, limpador de pára-brisa. Essa bateria precisa ser recarregada e normalmente instalamos um Carregador de bateria CC x CC (corrente contínua), que converte a tensão mais alta do Banco de Baterias para 12 V (nominal) dessa bateria.

ESCOLHA DO VEÍCULO

Na hora de escolher um veículo para transformar em um veículo elétrico (VE), é importante pensar em algumas coisas que auxiliem este veículo a ser mais eficiente: ter boa aerodinâmica, ser mais leve, ser um modelo com menos equipamentos e acessórios e usar um veículo equipado com transmissão mecânica. Estes fatores podem ajudar na hora de dimensionar o Kit e assim poder usar menos potência, deixando o projeto mais barato principalmente na hora de comprar as baterias, que sem dúvida, são o item mais caro da conversão.

Aerodinâmica: Veículos maiores e com aerodinâmica antiquada têm coeficiente de arrasto ruim. Por isso, (principalmente em alta velocidade) o veículo vai precisar de mais potência e vai consumir mais carga do banco de baterias.

Peso: Quanto mais leve, menor vai ser o consumo de energia. Com isso, conseguimos economizar na compra de equipamentos.

Tipo de transmissão: A maioria das transmissões automáticas usam informações vindas do motor a combustão. Portanto, a menos que você seja um expert em eletrônica, evite comprar veículos com esse tipo de transmissão.

Modelo: Quanto mais equipamentos e acessórios, mais pesado é o veículo. Além disso, veículos equipados com ar condicionado e direção hidráulica vão exigir adaptações mais


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complexas. Por isso, muitas pessoas preferem veículos como o fusca para seu primeiro projeto.

PREPARAÇÃO DO VEÍCULO PARA A

CONVERSÃO Na hora de começar a converter um veículo, temos que tirar do caminho todas as peças desnecessárias para o funcionamento de um VE. A retirada de algumas dessas peças é totalmente necessária, já que sem a retirada, a conversão se torna impossível. Você poderá manter outras peças, mas com algumas ressalvas. Convertedores que pretendem desfazer a conversão no futuro deixam algumas peças para evitar o trabalho de recolocá-las. Isso não é incomum, mas além do problema do peso, que faz com que o veículo fique menos econômico, deixar peças faz com que a conversão tenha a aparência de algo inacabado, feio, e às vezes, barulhento. No caso da transmissão (câmbio ou caixa de marchas) a maioria dos convertedores a mantém, pois, a adaptação é mais fácil e a opção de poder usar outras marchas pode ajudar quando a conversão for feita com um motor mais fraco. A bateria original do veículo em geral é mantida, e para recarregá-la as opções são usar um conversor DC/DC ou usar o próprio eixo do motor elétrico para virar um alternador. Abaixo você tem uma lista das peças a serem retiradas:

1- Motor completo (MCI) 2- Suportes do motor 3- Fios e cabos do motor 4- Computador (ECM), (se não controlar outras funções do veículo) 5- Transmissão (opcional) 6- Suporte da transmissão (opcional) 7- Escapamento 8- Radiador de água 9- Ventoinha do radiador 10- Bateria original 12V (opcional) 11- Suporte da bateria (opcional) 12- Tanque de gasolina 13- Tubulação 14- Mangueiras 15- Reservatórios de água 16- Reservatório de gasolina (para veículos a álcool

PLANEJAMENTO DA CONVERSÃO


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Você deve pensar em algumas coisas antes de começar a converter um veículo. Como em qualquer projeto, planejar antes evita desperdício e tropeços pelo caminho.

O primeiro carro a ser convertido em geral leva mais tempo, pois você ainda não tem experiência e estará mais suscetível a cometer erros. Além disso, as peças podem demorar e você vai ficar com o veículo parado por mais tempo. Por isso, é aconselhável você proceda a conversão em um local adequado, sem pressão de tempo para o término do projeto.

Ainda não existe um consenso entre os DETRAN’s. Então antes da conversão procure o Departamento de Trânsito da sua região para se informar sobre as regras de segurança e assim adequar seu projeto.

Espere a chegada das peças, principalmente se estiver importando, para iniciar a desmontagem do veículo, pois a parte mais demorada de uma importação acontece no desembaraço dentro do Brasil e pode às vezes demorar mais do que você espera.

Limpe bem o compartimento do motor. Este é um lugar do carro onde sempre suja muito e é difícil limpar com as peças no lugar. Limpar antes vai evitar de ter que fazer depois e sujar as peças novas recém instaladas.

Procure se aconselhar com especialistas ou pessoas que já tenham convertido algum veículo, a troca de experiências é sempre importante e pode encurtar o caminho.

ACOMODAÇÃO DOS COMPONENTES

Colocar cada peça no seu lugar de forma segura e esteticamente bonita dá um ar de profissionalismo na conversão. Portanto, dê uma atenção especial a esse detalhe, seja um veículo de cliente ou seu, pois você vai acabar tendo que mostrar seu veículo para clientes em potencial.

10.1- Motor: A instalação do motor não é complicada, mas requer alguns cuidados para que o veículo não fique com algum barulho ou vibração indesejada.

A adaptação do motor pode ser feita basicamente de três formas: direto nas rodas usando motor de cubo (Hub Motor), no diferencial ou na transmissão usando motores convencionais. Para adaptar o motor na transmissão é necessário usar uma flange de adaptação em geral essa flange é feita de alumínio (placa de 1cm de espessura). Existem outros materiais como ferro e fibra de carbono, mas o alumínio ainda é o mais comum nas conversões. Para proceder o corte da chapa de alumínio é necessário que se faça um desenho. É extremamente importante que esse desenho seja feito com precisão. Na hora do corte do alumínio, o mesmo cuidado deve ser tomado pois se o eixo do motor elétrico ficar fora da posição você pode ter uma vibração indesejada e até um barulho que parece rolamento ruim.


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Uma boa dica é fazer o desenho usando como base a parte de trás do motor a gasolina, pois é mais plana e fácil de medir. Outra dica é fazer a primeira flange em madeira (compensado de 10 a 20mm) e depois de testar e constatar que funciona bem para fazer a peça em alumínio. Para acoplar o eixo do motor no eixo da transmissão existem duas maneiras: você pode usar um acoplamento ou se for usar a embreagem, deve adaptar uma peça igual à parte traseira do virabrequim para instalar o kit de embreagem, depois basta encaixar o motor elétrico da mesma forma que se encaixa o motor original a gasolina. Algumas adaptações requerem suporte para o motor elétrico e outras apenas o reforço do suporte da transmissão, então você vai ter que estudar caso a caso, porque cada carro usa um sistema de suporte diferente. Como em geral os motores elétricos são muito mais leves que os motores a combustão interna, fica fácil resolver o problema usando um pouco de criatividade.

Motor Acoplamento

Adaptação com embreagem

Adaptador para embreagem


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Motor para rodas

Motor de diferencial

Suporte do Motor

Suporte para motor elétrico

Caixa de direção elétrica


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Montagem final do nosso projeto

10.2 Acomodação do controlador

A grande maioria dos controladores modernos não têm problemas com umidade pois são untados com um gel especial para evitar esse tipo de problema. Portanto, na hora de escolher um local para instalar o controlador, temos que nos preocupar mais com a estética do que com a segurança. Os controladores modernos nem mesmo sofrem com vibrações, por isso sequer exigem suporte com amortecimento. Uma boa idéia é montar próximo ao motor, pois assim você diminui o gasto com fios e cabos.

Suporte de controlador (Mod 1)


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Suporte de controlador (mod 2)

10.3 Acomodação do Acelerador

A adaptação de um acelerador (Pot Box) vai depender do modelo adquirido e do veículo, pois você pode adaptar usando o sistema original do carro (pedal e cabo) ou instalar um pedal eletrônico, substituindo todo o sistema antigo. Quando você compra um kit completo, o Pot Box já está incluído. Então você vai ter que adaptar o que adquiriu, mas se comprar a parte poderá escolher o modelo e até personalizar sua conversão. Em geral (em carros originais), o acelerador é instalado na parede corta fogo do carro. Primeiro porque fica fácil achar uma posição onde o cabo não fique solto por cima do motor ou controlador, e segundo porque você vai poder escolher a distância e ajustar melhor para que o cabo fique reto e o pedal bem leve de acelerar. O acelerador com pedal eletrônico é usado em um veículo que já use esta tecnologia, portanto não utiliza cabo, ou em protótipos pois a adaptação é mais simples e diminui a quantidade de peças.

Pedal eletrônico Pot Box

10.4 - Bomba de ar condicionado Os veículos modernos geralmente são equipados e a maioria das pessoas não querem abrir mão desse conforto. Por isso, adaptar o sistema para trabalhar nos veículos elétricos é de suma importância. Como a bomba de ar condicionado trabalha junto com as polias do motor


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a combustão interna, existe a necessidade de encontrar uma nova solução para que o ar continue funcionando. Há três formas de adaptar o sistema de ar condicionado: Na primeira, o motor elétrico deve ter um eixo passante (eixo dos dois lados), o dianteiro vai ser acoplado à transmissão e o traseiro a um sistema de polias e bombas especiais que farão com que o ar condicionado continue funcionando. Como a rotação do motor elétrico em geral é diferente dos MCI, existe a necessidade de instalar uma bomba que funcione nessa rotação e que geralmente vem com o kit de conversão de ar condicionado e direção hidráulica.

Adaptador com as bombas No segundo sistema, adapta-se um motor elétrico em um suporte paralelo ao compressor original do veículo. Este motor deve ter uma rotação média de trabalho da peça original, e isso se faz com a escolha do motor certo ou com o uso da polia adequada.

Adaptação com motor em paralelo No terceiro e mais simples, devemos comprar um moto compressor elétrico que já equipa alguns veículos MCI modernos. A parte elétrica em geral usa a carga da bateria original 12V

Compressor com motor Moto compressor EV West

10.5 - Bomba de direção hidráulica

Da mesma forma que o ar condicionado, a direção hidráulica é um acessório indispensável para a maioria das pessoas. A adaptação é feita basicamente de quatro formas:

http://www.sandipointe.com/automotive/electric-compressor

http://evwest.com/catalog/


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(1) Na primeira, retiramos a direção hidráulica original e adaptamos uma elétrica (que adaptam veículos modernos). Essa adaptação nem sempre é a mais simples, mas com certeza é a melhor, pois além de diminuir peso elimina a possibilidade de vazamento de fluido, isso facilita na hora da homologação (regularização do veículo). (2) Na segunda forma, instalamos uma bomba elétrica de fluido. Essa bomba é ligada à bateria original do veículo. Nesta adaptação temos que tomar muito cuidado com a pressão, pois quanto maior a pressão, mais leve a direção será, e quanto menor a pressão, mais dura ela fica. Nos dois casos, o veículo vai ficar mais perigoso de dirigir, dificultando na hora da regularização do veículo. O certo é encontrar uma pressão média que deixe o veículo confortável. (3) Na terceira opção, instalamos um motor elétrico paralelo à bomba de direção. Neste caso, devemos seguir o mesmo conselho do segundo caso, que é tomar cuidado com a pressão. Para isso, você deve medir a pressão mínima e máxima antes de proceder à desmontagem do veículo (MCI). Esse procedimento requer um manômetro que será instalado no lugar do sensor de pressão. Para medir pressão baixa e alta, basta medir em marcha lenta e depois acelerado a aproximadamente 3500 giros, some as duas e divida por dois. Sabendo a pressão média, você pode regular a pressão da adaptação comprando um motor elétrico com a rotação adequada (igual à original do veículo), e se precisar de ajustes, fazer isso com a troca da polia. (4) Na quarta adaptação, você pode instalar no próprio motor elétrico do veículo. Para isso, você deve comprar um motor com eixo passante e adaptar uma flange na parte traseira e instalar a bomba e usar uma correia para funcionar. Em geral, essa adaptação é feita junto com a do ar condicionado, então as duas bombas (ar e direção) serão instaladas na mesma flange.

(1) Adaptação de caixa elétrica.

Caixa mais simples de ser instalada


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Caixa mais difícil de ser instalada (2) Bomba elétrica de fluido

Link (3) Motor para adaptação em paralelo

(4) Adaptação com flange

Link da Loja Vídeo de adaptação

10.6 Banco de baterias O banco de baterias é a peça mais cara da conversão. Portanto, instalá-lo de forma inadequada pode trazer grande prejuízo. Se o veículo for um protótipo, fica muito mais fácil instalar o banco de baterias, pois na hora do projeto, o lugar da instalação já estará definido. Além disso, podemos instalar em lugares que melhorem a performance do veículo, como no assoalho, por exemplo. Isso baixa o centro de gravidade, deixando o veículo mais estável e fácil de dirigir.

https://www.indiamart.com/proddetail/electric-power-steering-pump-13793403491.html

http://evwest.com/catalog/

https://www.youtube.com/watch?v=_SYZbFGdibM&t=1s


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Como estamos falando aqui da conversão de um veículo que já existe, temos que achar espaços para estas baterias e instalar as mesmas sem prejuízo do visual, equilíbrio ou espaço interno do veículo. Como em uma conversão sempre tiramos o tanque de combustível, e este quase sempre se encontra abaixo do porta-malas, este é sempre um bom lugar para instalação. A instalação de um banco de baterias de lítio é mais fácil, pois como o mesmo é feito de pequenas células, podemos moldar o banco para que ele caiba em lugares estratégicos. Agora, quando o banco de baterias é composto por baterias de chumbo ácido, a coisa muda muito, pois além de quadradas e grandes, elas são pesadas, dificultando o equilíbrio do veículo. Chumbo ácido: Se for usar baterias deste tipo, muito cuidado na hora de instalar dentro do carro, pois elas costumam exalar gases ácidos prejudiciais à saúde. Portanto, instale uma caixa fechada com sistema de ventilação que jogue esses gases para fora da caixa e do veículo. Para dividir melhor o peso, instale parte do banco de baterias na traseira e o resto na dianteira dentro do compartimento do motor.

Chumbo ácido

Lítio

10.7 - Bomba de vácuo (ou servo freio) para freio

Os freios utilizam o vácuo do motor a combustão interna para funcionar de maneira mais macia. Como não temos o MCI depois de uma conversão, existe a necessidade da instalação de uma bomba de vácuo. A instalação de uma bomba de vácuo é simples e rápida, basta instalar perto do cilindro mestre onde está também o hidrovácuo. A bomba deve ser acionada pelo pedal de freio, e para isso, basta ligar o negativo em um sensor que você deverá instalar paralelo ao sensor original da luz de freio. Ligue a mangueira do hidro vácuo na bomba e pronto, você vai ter um freio macio e confiável. Alguns veículos exigem a instalação de um reservatório de vácuo. Sem isso, o freio tem um atraso no acionamento, que você vai perceber ao dirigir. Se isso acontecer, instale um pequeno cilindro na mangueira de vácuo e está pronto.


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OBS: Utilize sempre os coxins de montagem ou poderá ter uma vibração indesejada da bomba dentro do veículo.

Bomba de vácuo

Você encontra este tipo de bombas nos veículos modernos.

10.8 - Potenciômetro, Voltímetro, Amperímetro Saber o consumo e a carga da bateria é muito importante para evitar ficar sem carga em locais de difícil acesso à energia elétrica, portanto, instalar equipamentos de medição é muito importante. Procure instalar os medidores em locais de fácil visualização. Como cada veículo tem um painel diferente, você vai ter que usar a criatividade para que a instalação seja adequada ao seu projeto.


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Display

TRANSMISSÃO

Usar ou não Usar ou não a transmissão do veículo quando estivermos convertendo? Esta é uma pergunta muito frequente nas rodas de entusiastas. Eu diria que a transmissão em alguns casos é totalmente desnecessária, e em outros não. Isso vai depender do kit usado na conversão. Em geral, motores de preço mais baixo usados em conversão de VE’s têm baixo RPM. Um dos motores mais usados para converter carros hoje é o HPEVS AC-50 Link:http://www.hpevs.com/hpevs-ac-electric-motors-ac50-ac51-for-automotive-mining-utility-ground-support-vehicles.htm

Este motor trabalha com no máximo 5.000 RPM. Motores mais caros podem passar do 20.000 RPM. Como o torque dos motores elétricos está disponível desde 0 RPM, podemos dizer que a primeira marcha é desnecessária para o início do deslocamento do veículo. Agora, quando chegamos a altas velocidades, o que precisamos ver é se o motor utilizado consegue chegar à rotação necessária para atingir a velocidade planejada, ou se ele é potente o suficiente para manter esse carro em altas velocidades.

Se o motor usado no projeto for de alta rotação e bom torque, será muito melhor não ter a transmissão, já que ela deixa o carro mais pesado, além de perder com atrito. Se o motor for de baixa rotação, como o HPEVS AC-50 comentado acima por exemplo, será melhor usar a transmissão, pois ela vai deixar o sistema mais elástico, melhorando em baixa e ajudando em alta. Para saber quando se deve ou não usar uma transmissão, você deve ter em mãos algumas informações: - A potência do motor a gasolina usado no veículo originalmente. - A rotação da parte onde será acoplado o motor (diferencial, eixo de roda ou transmissão). Basicamente você vai converter o HP do motor a gasolina em HP elétrico (veja como na escolha do motor acima (parte 3). Depois você pegar o RPM necessário para atingir a velocidade desejada e vai comprar um kit com essas especificações. Se o kit certo for muito caro e você decidir por utilizar um kit mais barato, use a transmissão: a chance do seu projeto ser um sucesso vai ser maior. Muitas empresas usam (Gear box) engrenagens. Os carros de corrida da formula E da primeira temporada, por exemplo, usam duas engrenagens apenas. Com isso, fica fácil adequar seu equipamento ao veículo. O problema é que não é uma adaptação simples nem barata.

http://www.hpevs.com/hpevs-ac-electric-motors-ac50-ac51-for-automotive-mining-utility-ground-support-vehicles.htm

http://www.hpevs.com/hpevs-ac-electric-motors-ac50-ac51-for-automotive-mining-utility-ground-support-vehicles.htm


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TRANSMISSÃO AUTOMÁTICA OU

MECÂNICA

Nunca use uma transmissão automática a não ser que seja um expert em eletrônica e saiba exatamente o que está fazendo. Transmissões automáticas usam um computador (TCM), que por sua vez precisa de informações fornecidas por sensores do motor a Combustão interna para que possa funcionar. Com a falta desses sensores (já que iremos retirar o motor a combustão interna), você vai ter que enganar o computador enviando sinais que ele reconheça. Esse trabalho é muito complicado e dispendioso, portanto, no caso de optar pelo uso de uma transmissão, use sempre a mecânica.

CONSUMO

Um veículo 100% elétrico consome entre 0,15 e 0,20 KWH por km, dependendo de variantes como, aerodinâmica, peso, velocidade etc.) Baseado no preço da energia elétrica brasileira por KWH de R$ 506,00, significaria um custo por km de R$ 0,085. Um veículo a combustão interna o custo por Km seria de R$ 0,33 considerando um veículo com consumo de 12 Km por litro e preço da gasolina à R$ 4,00 ou seja, um veículo a combustão interna gasta quase 4 vezes mais. 0,33 / 0,085 = 3,9


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DESEMPENHO E CONSUMO


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Agora chegamos à parte divertida, calculando a Potência em CV. Para poder demonstrar a dificuldade de se calcular desempenho de um veículo elétrico usei cálculos feitos pelo amigo Elifas Gurgel no seu livro: COMO CONVERTER O SEU CARRO PARA ELÉTRICO. www.clubedocarroeletrico.com.br

Forças que atuam em um veículo em movimento:

http://www.clubedocarroeletrico.com.br/


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FT – Força de tração m.g.sen (α) – Força de resistência devido ao aclive Fr – Força de resistência ao rolamento Fa – Força de arrasto aerodinâmico A força resultante – Fres é a força de tração – Fr gerada pelo conjunto propulsor (motor e agregados) menos as forças que se opõem ao movimento e é o que efetivamente faz o veículo se movimentar:

Fres = Ft – m.g.sen (α) – Fr –Fa

Sabe-se que : F = m.a, ou F = m. DV Dt Desta forma podemos escrever:

m.DV = Ft – m.g.sen(ɑ) – m.g.fr.cos(ɑ) – 1 . p.a.Af.CD.(V+Ww)²

Esta equação está dizendo que a força variável resultante no movimento do veículo (lado esquerdo da equação) é igual a força de tração menos todos os termos de resistência ao movimento. Onde: Fr é a forças necessária para a tração do veículo m é massa do veículo g é a constante de aceleração ɑ é ao ângulo de inclinação da pista fr é o coeficiente de resistência dos pneus (0,01 para pista de asfalto ou concreto com os pneus calibrados corretamente) p é a densidade do ar (1,2Kg/m³ a 1 atm e 25°C) Af é a área frontal do veículo CD é o coeficiente de penetração aerodinâmica V é a velocidade do veículo Vw é a velocidade do vento

A estimativa da demanda de potência a ser fornecida pelo mecanismo de tração, potência total (Pt), é estimado pelo produto da força necessária para tracionar o veículo (Ft) Pela velocidade (V), ou seja:

Pt = {m. dV + m.g.sen (ɑ) + m.g.fr cos(ɑ) + 1 .p.Af .CD. (V+Vw)²}.V


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Como se pode observar na equação acima, a necessidade de fornecer potência ao veículo ao longo do tempo aumenta com:

● A velocidade ● Aumento da declividade da pista ● Demanda de maior aceleração ● Resistência ao rolamento oferecido aos pneus ● O coeficiente aerodinâmico do veículo

Analisando cada um desses fatores individualmente, pode-se tentar trabalhar para minimizar a energia necessária para movimentar o veículo. No caso da VW Gol Elétrico 2008, com kit Trend II , foram estabelecidos os seguintes requisitos: . Velocidade de cruzeiro de 60 Km/h . Inclinação de subida máxima de 5° . Aceleração de 0-100 km/h em 20 s ou 1,38 m/s² . Pneus originais 185/60 R14 . Coeficiente aerodinâmico de manual 0,336 . Área frontal de manual 1,886 m² . Vento frontal de até 10 Km/h . Peso vazio de 1.090 kg e máximo de 1.390 Kg . Carga máxima (passageiro + bagagem) de 300 kg . Tensão de alimentação de 132 V (40 baterias LiFePO₄ de 3,3 V e 180 Ah) . Autonomia desejada de 150 km Substituindo os dados informados, encontramos o que se segue: Faceleração = 1.390 kg . 1,38 m/s² Força necessária para vender a declividade de 5° Fdeclividade = 1,390 kg x 9,8 m/s² x sen 5° F declividade = 1.062N Força necessária para vencer a força do rolamento dos pneus: Frolamento = 1,390 kg x 9,8m/s² x 0,01 cos 5° Frolamento = 136 N Força necessária para vencer a resistência do ar (considerando vento frontal de 10 Km/h) Far = { 1 . 1,2 . 1,886 . 0,336 . ( 19,44 + 2,8)² } Far = 188N A força necessária considerando aceleração de 0 a 100Km/h em 20 s, rampa de 5°, vento frontal de 10 km/h e pneus calibrados: Ftotal 1.918 N + 1.062 N + 136 N + 188 N = 3.304 N Ptotal = 3.304 N . 16,7 m/s = 55 KW Ou, aproximadamente 74,8 CV, considerando que: Potência em CV= KW x 1,3596

Nessas condições, a corrente necessária para que o veículo apresente o desempenho nas condições acima definidas é de 416 A.

I = P E


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I = 55.000 W = 416 A 132 V

Considerando as perdas, foi considerado que a corrente máxima será de 500 A. Com certeza essa não é a condição de marcha normal do veículo. A 60 km/h em um plano o consumo de corrente é da ordem de 76 A. O que significa que o carro consome cerca de 170Wh por km rodado.

AUTONOMIA

Para calcular a autonomia de um veículo elétrico, temos uma fórmula. Nesta fórmula, dividimos a capacidade utilizável do banco de baterias pelo kWh vezes um km. Para saber a capacidade utilizável de um banco de baterias, devemos multiplicar a tensão pela corrente.

Capacidade utilizável

______________________________ kW/h / 1Km

Exemplo: Capacidade total do banco de baterias = V x ah Para exemplificar, vamos usar 44 células de lítio de 3.34 V por 100 AH 44 x 3.34 V x 100 Ah = 14.696 ~ 14.7 KW Nós sabemos que a carga utilizável dessa bateria é de 80% (dado fornecido pelo fabricante) , que nos dá uma carga total de 11,76 KW 14,7 KW x 0.8 = Então temos: Capacidade utilizável = 11,76 KW

11,76 kW

______________________ Wh / mil

Onde mil é milha Wh/mil é a energia que o sistema exige para andar uma milha ou 1.602 metros.

Para calcularmos Wh/mil temos variáveis: 1- Peso do veículo 2- Resistência de rodagem (pneus, engrenagens, subidas, paradas em faróis, frenagem, etc.) 3- Coeficiente de arrasto (aerodinâmica) Fazer esse cálculo usando coeficiente de arrasto e resistência de rodagem seria praticamente impossível, então para facilitar, definimos como base apenas o peso. Para chegarmos ao número base para cálculos, encontramos uma forma muito mais fácil, que foi


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determinar por definição, fizemos (nos Estados Unidos) vários testes com vários carros convertidos. Cada convertedor colocava os números dos resultados numa plataforma virtual usando uma planilha. Com esses testes, chegamos à conclusão que o número base para definir KW/h /mil (energia exigida pelo sistema ) é de 10% do peso total do veículo em pounds.

Então temos que: Em um veículo de 1.800 Pounds = 814,4 kg 1.800 pounds : 10 + 180 pounds = 180W/mil 11,70 kW = 65,3 Wh/mil 180 W/mil 1 milha é igual a 1.601 metros Para calcular isso em Km basta dividir o resultado por 1.601 e multiplicar por 1000. 65,3 wh/mil : 1601 x 1000 = 40,8 Wh/Km Então temos que: Para rodar 100 km em um veículo de 814,4 kg, teríamos que ter aproximadamente 4 kWh de energia utilizável no banco de baterias. Todos os testes para definição do número base para cálculo foram feitos usando velocidades variadas, normais para o dia-a-dia. Portanto, o valor final sempre vai variar um pouco. Uma boa dica é sempre colocar um banco de baterias maior (pelo menos 10% maior) para aumentar a margem de segurança.

SUSPENSÃO

Quando convertemos um VCI para VE é comum que o peso seja alterado. Em alguns casos, dependendo do banco de bateria, ele pode ficar mais pesado, mas em geral, o VE é mais leve e requer alguns cuidados com a suspensão. Os veículos sempre têm uma altura de trabalho. Esta altura é determinada pelo fabricante e é definida depois de muitos testes.

O ideal é que a suspensão não seja tão baixa que possa fazer com que os pneus raspem na lataria, nem tão alta que possa perder estabilidade (principalmente em curvas). Outro


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problema é que os amortecedores são projetados para uma faixa de trabalho, e se ela for mudada existe o risco de bater no limitador acima ou no fundo e estourar a válvula de contenção. Na hora da conversão Antes de começar a desmontar o veículo, é sempre uma boa idéia medir a distância das rodas para o pára-lamas, isso vai ajudar a manter o mesmo nível de estabilidade no veículo depois de convertido. Uma boa dica para acertar a altura do veículo depois de convertido é instalar uma suspensão de rosca que é bem simples e ajuda muito na hora da regulagem. Outra idéia é trocar as molas por uma de um carro similar e mais leve. Por exemplo: se estiver convertendo um corsa Wagon, poderá usar molas do corsa sedan, e se estiver fazendo um sedan, usar as molas de um corsa hatch. Isso nem sempre dá certo, mas é muito usado pelos convertedores por ser uma opção mais barata que a troca da suspensão original pela de rosca.

Suspensão regulável de rosca

Como medir a altura do veículo

Sedan, Wagon e Hatch

BATERIA

As baterias mais comuns do mercado são as de lítio e a de chumbo ácido. Já existem outras baterias mais eficientes como a de níquel, grafeno entre outras, mas ainda são muito caras e, portanto, vamos nos concentrar aqui nesses dois tipos. Baterias de chumbo tradicionais são baratas, mas de baixa qualidade e perdem carga rapidamente no frio. Já as baterias de níquel são uma tecnologia esquecida que precisa ser ressuscitada, simples de fazer, mas os materiais são caros. Muitas conversões de VE’s ainda são feitas com baterias de chumbo ácido. A vantagem da bateria de chumbo ácido é não requerer BMS (gerenciamento de cargas), porque as cargas se equalizam enquanto as baterias estão sendo carregadas. Isso elimina o problema de


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desbalanceamento, mas como são muito pesadas e ineficientes, a única razão para utilizá-las ainda é o preço. Já existem no mercado baterias estacionárias de melhor qualidade, mas mesmo essas não conseguem competir com as células de lítio. As baterias de ácido perdem eficiência em locais mais frios, estragam se forem drenadas totalmente, e em geral só conseguem fornecer 40% da sua carga útil. Se você tiver um banco de baterias de ácido de 100 kW, ele vai te fornecer apenas 40kw e isso se a temperatura ambiente for boa, porque se estiver frio, pode chegar a 30% ou menos. Levando-se em consideração isso mais o fato de que elas são muito pesadas, aumentando o consumo dos veículos, podemos dizer que as baterias de ácido podem ajudar no desenvolvimento de um veículo mais barato até que tenhamos recursos para adquirir outra melhor. Mas para um produto final, não é de jeito nenhum interessante. As baterias de lítio têm sido as queridinhas dos convertedores. Muitas empresas já vendem um pacote na tensão e corrente desejadas, elas têm uma boa densidade de carga, são leves e fáceis na hora de montar um banco pequeno que caiba em um lugar determinado. Muitos fornecedores já vendem bancos de baterias prontos, portanto fica muito mais fácil comprar um já completo com BMS e carregador. A montagem de um banco de células de lítio não é difícil, mas é um assunto extenso que vamos abordar em um outro curso.

Banco de Baterias de lítio

Banco de baterias de ácido

Banco de baterias de Níquel

* Fornecedor de kit completo: https://picclick.com/50Ah-Lithium-Battery-Pack-EV-Golf-Cart-Bike-262722112741.html https://evbatterycenter.com/HAC4/index.php?option=com_hikashop&ctrl=product&task=show&cid=99&name=2kwh-lithium-battery-pack-chevrolet-volt-50ah-12-cells&Itemid=605

https://picclick.com/50Ah-Lithium-Battery-Pack-EV-Golf-Cart-Bike-262722112741.html

https://evbatterycenter.com/HAC4/index.php?option=com_hikashop&ctrl=product&task=show&cid=99&name=2kwh-lithium-battery-pack-chevrolet-volt-50ah-12-cells&Itemid=605

https://evbatterycenter.com/HAC4/index.php?option=com_hikashop&ctrl=product&task=show&cid=99&name=2kwh-lithium-battery-pack-chevrolet-volt-50ah-12-cells&Itemid=605


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BMS SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE

BATERIAS

Um BMS (Battery Menagement System) serve para proteger a bateria contra sobrecarga (tensões da célula muito altas) ou sobrecarregada (voltagens da célula muito baixas), prolongando a vida útil da bateria. Ele faz isso monitorando constantemente cada célula da bateria e calculando exatamente quanto de corrente pode entrar com segurança (carga) e sair (descarregar) da bateria sem danificá-la. Ele calcula o estado de carga (a quantidade de energia restante na bateria), rastreando a quantidade de energia que entra e sai da bateria e monitorando as voltagens da célula. Este valor pode ser considerado como um medidor de combustível indicando quanto de energia da bateria resta na célula. Monitora a saúde e a segurança da bateria, verificando constantemente curtos, conexões soltas, falhas no isolamento dos fios, e células fracas ou defeituosas que precisam ser substituídas. Existem também funções secundárias que o BMS pode executar: ● Equilibra todas as células da bateria ao sangrar de forma inteligente o excesso de energia das células que estão mais carregadas do que outras; ● Fornece a quantidade máxima de energia utilizável (capacidade) da bateria, quando alguma esteja mais fraca; ● Monitora a temperatura da bateria e controla a ventoinha de refrigeração e a válvula do cooler. No caso de bancos refrigerados a água, monitora constantemente a saída do ventilador para se certificar de que está funcionando corretamente. ● Fornece informações e valores em tempo real para outros dispositivos, como controladores de motor, carregadores, displays e registradores de dados, usando vários métodos diferentes (CANBUS, saídas analógicas e saídas digitais). ● Armazena códigos de erro e informações abrangentes de diagnóstico para ajudar a corrigir problemas com a bateria caso surjam problemas. É claro que nem todos os BMS tem todas essas funções, mas todos ajudam a balancear o banco de baterias. O BMS é um equipamento que, se possuir todas as funções, pode te salvar no caso de uma célula ruim no meio do banco. Mas se o BMS for um dos mais simples que só servem para balancear as células, ele é totalmente dispensável, basta você balancear as células antes de montar o banco de baterias e não vai ter problemas com diferença de potência em uma ou outra célula, o problema é que vai ter que conferir periodicamente célula por célula para ver se não tem alguma com problema.

BMS


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CARREGADOR DE BATERIAS

A primeira coisa a saber sobre carregadores de banco de baterias para veículo elétricos é que existem três tipos de carregamento: O carregamento de nível 1 É o método mais lento, usa corrente doméstica padrão de 120/220 volts e não requer linhas dedicadas ou disjuntores especiais de alta potência. O carregamento de nível 1 normalmente fornece energia a uma taxa suficiente para adicionar de 3 a 5 milhas (4,8 a 8 km), de alcance por hora para uma bateria esgotada. O carregamento de nível 2


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O padrão para a maioria das estações de recarga domésticas e públicas, requer um circuito dedicado de 220 volts e pode fornecer energia a várias taxas, dependendo do tamanho - ou amperagem - do circuito. A maioria dos instaladores profissionais recomenda sistemas de 30 ou 40 amp, suficientes para suportar o carregamento durante a noite para a maioria dos EVs,. O carregamento de nível 3 Também chamado de carregamento rápido, consome 480 V de energia e requer um alojamento de equipamento com aproximadamente o tamanho de uma bomba de posto de gasolina, tornando-o impraticável para uso doméstico. Os sistemas de nível 3 são projetados para levar uma bateria de quase esgotamento a 80% da capacidade em cerca de 30 minutos e têm como objetivo facilitar viagens mais longas do que uma única carga doméstica permitiria. Os carregamentos de nível 1 e nível 2 fornecem energia ao carro por meio de um bocal de conector plug-in especial que é padrão nos EUA para ambos os níveis de carga. Existem três sistemas diferentes de Nível 3 em uso nos EUA, pois alguns modelos asiáticos, como o Nissan Leaf e o Kia Soul EV, são chamados de sistema CHAdeMO; um usado exclusivamente pela Tesla é o sistema Tesla Supercharger; e o terceiro, usado por todos os modelos europeus, norte-americanos e alguns modelos asiáticos, é o sistema SAE Combo. Cada um tem seu próprio Plug de conector dedicado. Velocidade de carregamento A rapidez com que você pode carregar seu carro plug-in depende da amperagem do circuito de carga e da capacidade do carregador do carro, que é classificado em número de quilowatts que ele pode receber por hora. A maioria dos híbridos plug-in têm carregadores de 3,3 kW. Alguns carros totalmente elétricos ainda têm carregadores de 3,3 kW, mas a maioria agora oferece pelo menos 6,6 kW de carga e alguns vão mais alto. Teslas, por exemplo, começam em 10 kW e há uma opção para dobrar a 20 kW por hora. Para determinar a rapidez de uma estação de carregamento, multiplique a corrente nominal pela tensão e dividida por 1.000 (o número de watts em um quilowatt). Uma estação de carregamento de nível 2 com classificação de 30 amperes fornecerá 7,2 kW por hora:

240 x 30/1000 Ele servirá carros com carregadores de bordo de 7,2 kW ou menos. Também funcionaria para carregamento de 10 kW, mas não carregaria o carro na velocidade nominal. Para isso, você precisa comprar pelo menos um sistema de 40 amp. Posso exagerar? Todo carregamento degrada as baterias. O carregamento de Nível 3 é mais difícil para elas do que os carregamentos de Nível 1 ou Nível 2. O uso repetido de carregamento rápido pode encurtar a vida útil das baterias de um VE.

O grande culpado é o calor À medida em que a bateria de carga se aproxima da capacidade total, o calor gerado pelo processo aumenta. O processo de drenagem e recarga também afeta a química interna da bateria, sua capacidade de armazenar e de manter uma carga. Muitos especialistas em VE’s recomendam manter as baterias carregadas em no máximo 80% da capacidade quando possível. (Como medida de segurança, a maioria das baterias de VE’s foram projetadas para ainda terem alguma capacidade não utilizada quando o medidor de status de carga estiver “cheio”.)


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O que é uma estação de carregamento? Todos os chamam de carregadores, mas as caixas de parede e os suportes nos quais ligamos nossos veículos elétricos são, na verdade, apenas dispositivos de comunicação e segurança. Os carregadores reais, exceto os carregadores de alta potência de nível 3, são na verdade parte do veículo. O nome apropriado para um carregador doméstico é equipamento de serviço de veículo elétrico, ou ESVE. Mas se você for comprar uma “estação doméstica de recarga”, todos saberão o que você quer. O ESVE se comunica com o sistema de carregamento do carro para regular a energia e evitar o superaquecimento da bateria. Ele também pode desligar para evitar um incêndio elétrico no caso de um curto, ancora o cabo de carregamento para a parede e fornece um local para armazenar o cabo enrolado.

Eu realmente preciso de uma estação de carregamento? Quão valioso é o seu tempo? Todos os VE’s vêm com um conjunto de cabos Nível 1 que você pode usar para carregar seu carro a partir de qualquer tomada de parede padrão. Se você conseguir colocar carga suficiente na bateria com um cabo de Nível 1 para permitir que você use o carro o quanto precisar, não precisará comprar uma estação de carregamento doméstica Nível 2. Mas, em média, esse conjunto de cabos de nível 1 vai fornecer energia a uma taxa bastante lenta - geralmente o suficiente para adicionar de 5 a 8 km de alcance a sua bateria a cada hora. Muitos híbridos plug-in podem ser carregados durante a noite no Nível 1. Um modelo com uma bateria capaz de fornecer 32 km de alcance elétrico levaria de quatro a sete horas para recarregar dessa maneira. Mas um veículo elétrico a bateria que forneça 145 km de alcance entre cargas levaria 18 horas ou mais para recarregar em um sistema Nível 1 - se você esgotar completamente a bateria. Tenha em mente que o brasileiro médio dirige apenas cerca de 29 quilômetros por dia. Muitos condutores de veículos elétricos só carregam seus veículos com o carregamento durante a noite no Nível 1. O carregamento de nível 2, padrão para sistemas domésticos e a maioria das estações de carregamento público, fornece energia a uma taxa muito mais rápida - de 16 a 40 km de alcance por hora. É mais conveniente carregar seu carro quando estiver estacionado em casa e você não estiver planejando usá-lo por um tempo. Mas alguns proprietários de EV descobrem que podem fazer o carregamento enquanto estão no trabalho, se o seu empregador oferece carga no local de trabalho ou se há uma estação de carregamento pública nas proximidades. E alguns acham viável a utilização de carregadores publicamente disponíveis em centros comerciais, de entretenimento e governamentais perto da sua casa ou local de trabalho, a maioria dos quais cobra uma taxa fixa por hora de carregamento.


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Fonte – Electric car charging – The basics https://www.nerdwallet.com/blog/loans/electric-car-charging-basics/#basics Veja em Português: https://www.cpfl.com.br/sites/mobilidade-eletrica/mobilidade-e/Paginas/default.aspx

RECARGA

O banco de baterias de um VE é carregado por um carregador que funciona de acordo com a carga necessária para carregar as baterias, ele recebe corrente alternada da rede e a transforma em corrente contínua, além da tensão o carregador também deve ser adequado ao tipo de baterias usadas. Ao contrário do que muitas pessoas pensam o carregador de baterias fica dentro do veículo e não nas estações de recarga de veículos.

https://www.nerdwallet.com/blog/loans/electric-car-charging-basics/#basics

https://www.cpfl.com.br/sites/mobilidade-eletrica/mobilidade-e/Paginas/default.aspx


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Estação de recarga Tesla

A função da estação de recarga é fornecer a energia necessária para alimentar o carregador, que por sua vez é o responsável pela carga dos bancos de baterias. Para que um veículo elétrico tenha uma autonomia de 100km, é necessário que ele tenha de 15 a 20Kwh de energia acumulada nas baterias, isso dependendo de algumas variantes com peso, atrito, aerodinâmica e equipamento utilizado na conversão. A potência necessária para a recarga é variável, dependendo sempre do tempo requerido para carregar o banco de baterias.

Potência necessária para recarga:

Observe que para se conseguir recargas de tempo inferior a 4 horas, serão necessárias tensões maiores que 110 ou 220 v (normais nas residências). Para se conseguir uma tensão maior será necessário mudar a instalação para aguentar cargas maiores de acordo com a tabela acima. O mais rápido que conseguimos carregar um veículo em carregadores residenciais é 4 Horas e para isso necessitamos um sistema de 4 kWh.

CONVERSOR DC/DC

O conversor DC/DC transforma a carga do banco de baterias em 12V. Quando fazemos uma conversão de VCI para VE, alguns equipamentos originais que equipam veículos vão precisar da tensão de 12V para continuar funcionando e para isso instalamos um conversor DC/DC.


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Esse tipo de conversor é escolhido de acordo com uma determinada tensão. Se o banco de baterias for de 300V, o conversor vai transformar essa tensão em 12V e alimentar o sistema do carro ou a própria bateria (12V) original do veículo. Se esse equipamento não for instalado, teremos que procurar uma nova alternativa para manter a bateria original de 12V carregada. Os kits de conversão também precisam de 12V para fazer alguns equipamentos funcionarem como Contatores, Reles e controladores.

Conversor DC/DC

CONECTORES, CABOS E FIOS

Quando você compra um kit para conversão de VE, você recebe os cabos, fios e conectores. Um cabo que em geral não vem no kit é o que liga a bateria ao controlador. Esse cabo deve ter a medida correta ou poderá sofrer superaquecimento e causar um curto circuito ou até um incêndio Os cabos de alta tensão mais usados são os de bitola Americana Wire Gage (AWG)


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Blindagem de cabos

A blindagem, é o método de envolver um condutor com um escudo metálico com a finalidade de reduzir os efeitos da interferência eletromagnética ou o ruído elétrico, que pode perturbar o desempenho da transmissão em alguns ambientes. Esse ruído pode surgir como resultado da interferência externa de outro equipamento elétrico ou como resultado da interferência gerada dentro do cabo pelos próprios pares adjacentes, que são torcidos com o mesmo passo de torção, conhecido como efeito (cross talk). Neste caso recomenda-se a blindagem individual dos pares. *BLINDAGEM ELETROSTÁTICA – Como já sabemos, todo corpo metálico é um condutor elétrico. Nele, cargas elétricas podem se movimentar com facilidade. Durante a eletrização de um corpo condutor, as cargas elétricas apresentam um movimento ordenado que dura pouco tempo. Cessando esse movimento, dizemos que o corpo atingiu o equilíbrio eletrostático. O ruído estático é causado por campos elétricos irradiados por fontes de tensão e são acoplados capacitivamente aos fios dentro de um circuito de instrumentos. Esse acoplamento se sobrepõe ao sinal transmitido.

SISTEMA DE PROTEÇÃO

ELÉTRICA

1- Proteção básica dos circuitos

O fusível é sem dúvida é uma das peças mais importantes de qualquer circuito eletrônico, mas no caso dos EV’s mais ainda, pois ele envolve equipamentos caros e sensíveis.

O fusível de um EV deve ser necessariamente instalado perto do banco de baterias e não há problema nenhum em instalar outro perto do controlador.


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Deve ser dimensionado para a potência de trabalho do veículo. Em geral, ele deve aguentar o dobro da corrente usada no sistema. Instalar fusível para proteger: - Banco de baterias; - Controlador do motor; - Motor elétrico de tração do veículo; e - demais itens elétricos acrescentados.

2- Sistema de proteção elétrica do sistema de alta tensão 2.1- Solenóide É um rele de alta potência que faz a ligação do banco de baterias com o controlador. Ele só deixa passar a carga quando a chave de ignição do veículo estiver ligada ou quando o conector do carregador não estiver ligado. É ele que libera a carga para que o sistema entre em funcionamento. O solenóide deve ser dimensionado para a corrente de trabalho do sistema.

2.2- Ver outros componentes, exemplos:

Contactores de alta tensão:

Solenóide dos Contactores:

Interruptor de emergência:


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Interruptor inercial:

Relé do Carregador baterias:

TABELAS E ANEXOS


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Nome das peças em Inglês

Português Inglês Como Comprar

AC (Sigla) Corrente alternada Ac alternating current AC Corrent

Acelerador Accelerator Pot Box ou throttle box

Acoplamento para motor elétrico Electric motor Accopling

Adaptadores para motor elétrico Electric Motorcycle Adapter EV Bike Adapter ou Coupler

Alta velocidade High speed

Amperagem Amper

Amperímetro Amperimeter

Autonomia Range EV Range

Banco de bateria Battery Bank EV Battery Bank

Banco de capacitores Capacitor Bank EV Capacitor bank

Barco elétrico Electric Boat EV Boat

bateria Battery

Bateria de ácido Acid Cell

Bateria de carbono Carbon Cell

Bateria de Gel Gel Battery

Bateria de Íons de Lítio Lithium Ion Cell

Célula de bateria Battery cell

Bicicleta elétrica Electric Bike E-Bike

Sistema de gerenciamento de baterias Battery Manegement system BMS

Bomba de água Water Pump

Bomba de vácuo Vacuun Pump

Bomba de vácuo para freio Brake Vacuun Pump

Caixa de fusíveis Fuse Box

Caixa de Reles relay Box

Câmbio automático Automatic transmission

Câmbio ou Transmissão Transmission

Capacitor Capacitor

carregador de bateria Battery Charger EV Battery Charger

Carro elétrico Electri Car EV

chicote de fios Harness EV Harness

Conector Connector

conector de baterias Battery Connector Ev Battery Connector

Conector fêmea de carga de baterias Vehicle Inlet Connectror Charger EV Inlet Connector

Conector macho de carga de baterias Plug in Connector charger Ev Plug in Connector

Controlador Controller EV Controller

Conversão de carros elétricos Electric Car conversion EV Conversion

Conversão de motos elétricas Electric Motorcycle Conversion Electric Motorcycle Conversion

Transformador DC/DC DC/DC Conversor

Correia Belt

Correia dentada toothed belt ou Timing Belt

Corrente elétrica Electri Corrent

Curso de conversão de carros elétricos Electric Car Conversion Course

Corrente Direta DC Corrent DC


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Descarregador de baterias Drain ou discharger batteries EV discharger System

Diagrama do controlador de velocidade Controller Electric Diagram PCM Electric Diagram

Diagrama elétrico Electric Diagram EV Electric Diagram

Diferencial Differential

Energia renovavel Renewable Energy

Equilíbrio de carga das baterias Battery charge balance EV Charge Balance

Estação de abastecimento Charging Station Ev Charging Station

Fio Wiring

Fio automotivo Automotive Wiring Fornecedor de peças para carros elétricos Electric car parts Supplier EV Supplier

Fusível Fuse

Gerador de energia Energy Generator

Gerenciador de banco de baterias Battery Bank Management (BMS) EV BMS

Híbridos Hybrids

kit de conversão para bicicletas Bicycle Conversion Kit E-Bike kit

Kit de conversão para carros Electric Car Conversion Kit EV Conversion Kit

Kit de conversão para motos Electric motorcycle conversion kit E-Bike kit

Kit para Ar Condicionado Air conditioner kit AC Kit

Kit para Direção Elétrica Electric Power steering Kit

Loja de peças para carros elétricos Electric car parts storage ou Shop EV Storaga

mangueiras House

Gerenciador de Banco de Baterias Battery Bank Manegement System BMS

Monofásico Mono Phase

Moto elétrica Eléctric motorcycle EV Bike ou EV Motorcycle

motor Motor EV Motor

Motor de Rodas Weel motor EV Hob Motor

motor elétrico Electric Motor EV Electric Motor

Motor para barco elétrico Electric motor for boat Electric boat motor

Multímetro Multimeter

Novos Projetos New Projects Oficina Convertedora para carros elétricos Electric car conversion Shop EV Conversion Shop

Painel de Controle Control Painel Dash Board

Painel solar Solar Painel

Polia Polly

Potência Power

projeto Project EV Project

PCM ou Controlador Power Manegement Controller EV PCM

Radiador Radiator

Radiador de refrigeração Cooling Radiator

Caixa de Redutor ou redução mecânica Redoction Mechanic Box EV Dedoction Box

Rele Relay

Resistência Resistence

Rotor Rotor

Sistema System EV System

Sistema de recarga de baterias Battery Charge System EV Charging System


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Sistema de refrigeração Cooling System EV Cooling System

Sistema de refrigeração do controlador Controller Cooling System EV Controller Cooling System

sistema de refrigeração do motor Motor System Cooling EV Motor Cooling System

Socket de recarregamento de baterias Charger connector EV Charger Connector

Solenóide Contactor EV Contactor

Tela BMS BMS Screen EV BMS Screen

Transformador Conversor DC/DC Conversor

Transmissão automática Automatic Transmission

Transmissão ou Câmbio Transmission

Transmissão para carros híbridos Hybrid car transmission EV Hybrid Transmission

Trifásico Three-phase

Turbina de vento Wind turbine

Veículo elétrico Electric vehicle

Ventoinha de refrigeração Cooler Fan

Voltagem Voltage

Diagrama típico do veículo elétrico


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Curso de Conversão de Carros Elétricos - Roberto...

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