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Motores | Automação | Energia | Transmissão & Distribuição | Tintas<br />
8º Salão Latino-Americano<br />
de Veículos Elétricos e Componentes<br />
Motores e Controles para Veículos Elétricos:<br />
Uma visão de futuro .<br />
Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> <strong>Knihs</strong><br />
WEG Automação<br />
15 de Agosto de 2012
Motores | Automação | Energia | Transmissão & Distribuição | Tintas<br />
Engº VALTER LUIZ KNIHS<br />
- Gerente Depto de Projetos, Engenharia e Automação - WEG<br />
- Sócio Fundador da <strong>ABVE</strong><br />
- Membro Conselho Diretor <strong>ABVE</strong><br />
- MBA pela ESAG-SC<br />
- Especialização em Eletrônica de Potência – UFSC<br />
- Mestre em Engenharia de Controle e Automação – UFSC<br />
15 de Agosto de 2012
Motores | Automação | Energia | Transmissão & Distribuição | Tintas<br />
8º Salão Latino-Americano<br />
de Veículos Elétricos e Componentes<br />
Motores e P.Eletrônica para Veículos Elétricos:<br />
Uma visão de futuro .<br />
Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> <strong>Knihs</strong><br />
WEG Automação<br />
15 de Agosto de 2012
Consumo de Energia ( histórico ):<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
3
Energia<br />
2050:<br />
-População mundial de 9 bilhões;<br />
-Demanda de energia 5x 2010;<br />
-Demanda de Eletricidade 2x 2010;<br />
Como Equacionar?<br />
Consumir diferente Poupar Melhorar<br />
“NegaWatt”!<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
4
Eficiência<br />
Perdas 2275 W<br />
( -21%) 2010<br />
Rendimento: 95,1%<br />
Perdas 4797 W<br />
( -2%)<br />
Perdas 2869 W<br />
( -40%)<br />
1990<br />
Rendimento: 90,2%<br />
2000<br />
Rendimento: 93,9%<br />
Perdas<br />
6020 W<br />
Perdas 4906 W<br />
( -18%)<br />
1980<br />
Rendimento: 90%<br />
1960<br />
Rendimento: 88%<br />
62% de redução<br />
de perdas, em 50<br />
anos<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
5
Geração 4- 200kW/400kW 650 kg<br />
Geração 3- 165kW/330kW 600 kg<br />
Geração 2- 165kW/330kW 640 kg<br />
Geração 1- 165kW/330kW 930 kg<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
6
Densidade de Potência (W/kg)<br />
Densidade de Potência<br />
Evolução dos Protótipos<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
1071<br />
900<br />
800<br />
742,6<br />
700<br />
600<br />
668,2<br />
700<br />
500<br />
400<br />
300<br />
446<br />
458,7<br />
475,3<br />
511,8<br />
200<br />
100<br />
119,6<br />
0<br />
Padrão Chapas FHD - Fund. Serpentina FHD - Ext. Serpentina -<br />
Otimizado<br />
Material Ativo Serpentina -<br />
Otimizado +<br />
Chapa<br />
Material Ativo<br />
Otimizado<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
7
Refrigeração/Arrefecimento (Cooling expertise)<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
8
Eficiência : Inversor a SiC IGBTs<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
9
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
10
Industrial :Drives e Controls<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
11
Pessoal e Residencial<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
13
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
15
Carro Convencional –<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
16
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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Veículo Híbrido –<br />
Restrição de espaços exige maior Densidade de Potência<br />
Fonte:<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
18
Veículo Elétrico –<br />
Autonomia exige alta Eficiência<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
19
Strong growth rate in EV sector<br />
Fonte:<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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Mercado<br />
Outras estimativas para Mercado Mundial<br />
• 2016: 17% a 19% híbridos (F&S )<br />
• 2020: 10% híbridos e 10% a bateria (Carlos Ghosn)<br />
• 2030: 35% híbridos puros, 35% plug-in e 10% a bateria<br />
(S. D. Shah, Brookings Inst.)<br />
• EV: 10% em 2025 e 90% em 2040 (Economist, 01/2010)<br />
Fonte: <strong>ABVE</strong><br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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PowerTrain:<br />
Motor: ASM (Indução) ou PM (Imãs) ou SRM<br />
Inversor: Trifásico a IGBT ou MOSFET<br />
(Futuro: SiC....)<br />
Requisitos Fortes<br />
- Alta densidade de potência (Peso & Volume);<br />
- Altíssima eficiência (> 95%);<br />
- Robustez e longa vida;<br />
- Confiabilidade.<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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Power Train – Resumo:<br />
• Demandas Tecnológicas, Processos e Materiais:<br />
• Aço Silicioso: Motor de Indução (IM) e Motor a Imãs ( PM );<br />
• Imãs;<br />
• Semicondutores: IGBTs e MOSFETs - usam Silício;<br />
• Matéria prima dos Semicondutores: Silício [ou SiC ou Germânio];<br />
• Cobre;<br />
• Alumínio;<br />
• Capacitores: polipropileno ou eletrolíticos …. SuperCAPs;<br />
• CPU 32bits ou 64 bits;<br />
• Software.<br />
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Materiais e Componentes:<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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EUA-FOB<br />
Alemanha-FOB<br />
Asia-CFR<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
25
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
26
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
27
Magneticos ?????<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
28
ULTRA Capacitores ( > 3000F...!)<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
29
HybridPACK1 Pin-Fin<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
30
???<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
31
???<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
32
???<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
33
Equipes :<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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INSTITUTO SENAI DE<br />
TECNOLOGIA<br />
Especialização em setores industriais relevantes<br />
Estrutura física orientada à prestação de serviços<br />
técnicos e tecnológicos<br />
Localização em regiões de alta densidade industrial<br />
35
LOCALIZAÇÃO DOS INSTITUTOS<br />
SENAI DE TECNOLOGIA (IST)<br />
•Madeira e Mobiliário<br />
•Construção<br />
•Construção Civil<br />
REDE DE LABORATÓRIOS DE<br />
ATENDIMENTO À INDÚSTRIA<br />
•Metalmecânica<br />
1<br />
1<br />
1<br />
2<br />
3<br />
1<br />
•Eletroeletrônica<br />
•Alimentos e Bebidas<br />
•Metalmecânica<br />
•Automação<br />
•Alimentos e Bebidas<br />
•Alimentos e Bebidas<br />
•Meio Ambiente<br />
•Papel e Celulose<br />
•Tecnologia da Informação<br />
•Madeira e Mobiliário<br />
•Metalmecânica<br />
•Madeira e Mobiliário<br />
•Automação<br />
•Refrigeração<br />
•Couro e Calçado<br />
2<br />
1<br />
7<br />
4<br />
3<br />
1<br />
8<br />
3<br />
3<br />
3<br />
1<br />
•Alimentos e Bebidas<br />
•Meio Ambiente<br />
•Logística<br />
•Metalmecânica<br />
•Vestuário<br />
•Materiais<br />
•Eletroeletrônica<br />
TI<br />
36
IST em<br />
ELETROELETRÔNICA<br />
Jaraguá do Sul - SC<br />
Ser um indutor no processo de<br />
inovação e modernização<br />
tecnológica.<br />
Auxiliar os setores da indústria<br />
brasileira no desenvolvimento de<br />
produtos de maior valor<br />
agregado.<br />
Apoiar P&D para a PME.<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
37
Plataformas de Atuação<br />
1 TRAÇÃO ELÉTRICA<br />
2<br />
GERAÇÃO DE ENERGIAS<br />
RENOVÁVEIS<br />
IST em<br />
Eletroeletrônica<br />
3<br />
COMPONENTES<br />
ELETROELETRÔNICOS<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
38
CONVÊNIOS INTERNACIONAIS<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
39
!<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
40
Tendências<br />
15/08/2012 Cortesia Infiineon Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
41
Maiores Mudanças<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
42
CONVERGÊNCIA – Solar + Eólica + VEs +...<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
43
???<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
44
Charge<br />
Complementos:<br />
E-Mobility Smart House Smart Grid<br />
• Aumento da eletricidade de baixo carbono e redução do pico de demanda no<br />
sistema elétrico;<br />
• Gerenciamento e armazenamento pelos EV e/ou Baterias.<br />
Converter<br />
Solar Cell<br />
Sell<br />
DC<br />
AC<br />
Mid-night<br />
electricity<br />
Back up<br />
Charge<br />
Buy<br />
Smart<br />
Meter<br />
AC<br />
DC<br />
Distribute<br />
Appliances<br />
Grid<br />
EV Battery(LiB)<br />
Fonte: Bibendum 2010<br />
Prof. C. C. Chan<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
45
!!!<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
46
Existe algo + + +<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
47
A Nova ERA + +<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
48
Longa História : DC x AC<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
49
Existe algo + + +<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
50
A Revolução dos<br />
Semicondutores<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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E-mobility: a total new vehicle architecture (Electric Drive<br />
Train Power modules, Power Discretes and Bare Die)<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
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???<br />
20% de energia perdida<br />
15/08/2012 Engº <strong>Valter</strong> <strong>Luiz</strong> Kinhs<br />
53
Change language