Desenvolvimento de uma bicicleta elétrica de alta performance (E-bike)

• Main Author: Pereira, Miguel Ângelo Barreiros
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.19/7827
• topic: Mobilidade Elétrica; Bicicleta Elétrica; E-bike; Veículo de duas rodas; Bateria iões de Lítio; BMS (Battery Management System)

Nas últimas décadas temos vindo a tomar cada vez maior consciência de que o uso de energia de origem fóssil é responsável por emissões de gases de efeito de estufa com implicação nas mudanças climáticas e de que essa fonte é finita e um dia irá esgotar-se. Sendo o setor dos transportes na União Europeia o maior consumidor desta forma de energia e responsável por cerca de um quarto das emissões, estes factos têm motivado para a diversificação de fontes de energia renovável para reduzir essa dependência. As fontes de energia renovável de maior potencial são a solar, a eólica e a hídrica, que se caracterizam por serem inesgotáveis à escala da nossa civilização. Com base nesta ideia têm vindo a ser aperfeiçoadas as tecnologias para a sua captura convertendo a energia primária disponível na natureza em eletricidade que é gerada com taxas de emissão cada vez mais reduzidas e utilizada crescentemente, também, no setor dos transportes. Uma alternativa de transporte viável e cada vez mais utilizada em muitas situações é o uso da bicicleta. Para diminuir o esforço da sua utilização e melhorar o desempenho, a escolha assenta cada vez mais nas E-bikes, pois trata-se de uma alternativa de mobilidade versátil e que permite realizar as deslocações de forma mais cómoda do que com a bicicleta tradicional. Esta dissertação teve por objeto o estudo, o projeto e a implementação de uma E-bike de alto desempenho e eficiência. Esta constitui um meio de transporte viável para além de ser uma opção sustentável. Utiliza energia produzida cada vez mais a partir de fontes renováveis, contribui para a melhoria da qualidade do ar no meio onde é utilizada e promove hábitos de vida saudáveis. Após a realização de estudo cinemático da E-bike com base no desempenho e autonomia que desejávamos alcançar, desenvolvemos o projeto teórico para atingir o desempenho e eficiência que iriam justificar as escolhas dos componentes a utilizar na implementação. O quadro da E-bike destina-se não só a suportar o ciclista, mas também de todos os componentes mecânicos e elétricos como a bateria, o controlador e o motor elétrico. O formato escolhido foi o de um quadro que se assemelha ao de motas elétricas. Na fundamentação teórica foram realizadas simulações relativas ao desempenho dinâmico, potência requerida, consumos, autonomia e impacto ambiental. Após a concretização da E-bike foram realizados testes para comprovar se o protótipo com os componentes escolhidos permitia alcançar o desempenho e autonomia pretendidos. Essa validação foi dividida em 3 modos de condução (só com propulsão do ciclista, com propulsão elétrica pura e com propulsão híbrida) e constatamos que: (i) nos modos com propulsão elétrica pura e com propulsão híbrida os resultados alcançados superaram o previsto; (ii) no modo com propulsão só do ciclista os resultados ficaram um pouco aquém do idealizado na fase de projeto.