30 de jul de 2010

Passo 6: Ligar eixo do motor ao volante

Para transferir o momento de torção do eixo do motor ao eixo da caixa de transmissão será necessário fabricar uma conexão mecânica.

O eixo do motor elétrico chinês vem com 6 ranhuras em vez de uma única chaveta, como nos motores americanos e também brasileiros. Isto dificulta bastante a fabricação da peça.

Sentimos isto na pele. Fabricamos uma primeira peça que não teve como ser aproveitada. Na foto acima vocês podem ver a peça com as ranhuras na parte superior. A peça está presa ao volante do motor (disco escuro). Não conseguimos manter a peça justa e alinhada com o eixo. A peça entrava ou justa demais e torta, ou, com folga. De qualquer forma iria trazer uma forte vibração na hora do funcionamento.

Então decidimos fabricar esta conexão em três peças. Uma primeira peça que tinha um furo central que alinhava com a parte externa das ranhuras do motor. Assim, a peça ficaria perfeitamente alinhada. Neste furo central foram abertas canaletas em posição oposta a das ranhuras do eixo do motor. Nestas ranhuras foram inseridas chavetas. Assim, a peça ficava centralizada – alinhada e travada sem poder escorregar sobre o eixo do motor.

A parte externa deste acoplador foi torneada em forma de cone. Depois, foi feito um corte no sentido longitudinal.

Na sequência foi fabricada outra peça cilindrica, com furo interno cônico. Diâmetro ligeiramente maior do que o da peça presa ao eixo do motor. Na face frontal foi feita a furação para fixação do volante do motor original a gasolina.

Montamos uma peça sobre a outra e apertamos os parafusos que faziam as duas peças se juntarem. A peça interna começava a ser apertada sobre o eixo do motor. Isto em função do ajuste cônico das duas peças. A força de aperto no eixo é tão grande que a mesma não sai mais da posição sobre o eixo do motor.

Infelizmente esquecemos de tirar fotografia da montagem da peça. Mas temos desenho que explica as peças e a montagem. Veja os desenhos e fotos.

Num motor, com eixo convencional, este acoplamento é bem mais fácil. Como só tem uma chaveta, o alinhamento é feito automaticamente pelo furo da peça interna. E só precisa colocar uma chaveta. No mais, o sistema funciona idêntico ao descrito.

Agora é calcular o restante dos distanciadores e a fixação do motor na cabeça de porco. Mas este será o próximo post.

28 de jul de 2010

Passo 5: Alojamento das baterias no carro

Uma vez definidas as baterias, temos que decidir onde instalá-las.
Como o BR-800 tem um diminuto porta-malas e um diminuto espaço para os dois passageiros dos bancos de trás, decidi utilizar este espaço conjunto para abrigar as baterias. Desta forma ficariam todas juntas, facilitando a interligação. Além disto, uma ao lado da outra e não uma sobre a outra. Assim também fica fácil fazer a manutenção, limpeza e acompanhamento visual dos contatos. Como as correntes são muito altas, um mal contato pode destruir a bateria.

O peso das baterias também ficou bem distribuido, substituindo o peso dos passageiros adicionais e o peso de uma eventual carga do porta-malas. Lógico que com isto perdi espaço útil no carro mas, como ele seria somente de uso urbano, isto não me preocupou muito.

Medimos o espaço necessário para as baterias e verificamos se conseguiríamos colocar a caixa dentro do carro. Deu certo. Este detalhe é importante. Parece brincadeira mas, é muito fácil você perder a noção e fazer uma caixa que depois não tem como introduzir no interior do carro. Toda atenção para este detalhe.

A caixa foi feita de MDF de 15mm de espessura. Foi parafusada na estrutura tubular do carro, no assoalho. Entrou pela janela traseira. Uma caixa auxiliar foi deixada para abrigar componentes elétricos e cabeamento.

Um ventilador e uma saída de ar ainda terão que ser fixados. Isto é importante para poder fechar a caixa. As baterias, durante a carga, podem expulsar gás hidrogênio. Se este acumular dentro da caixa, pode explodir em caso de ocorrer alguma faísca. Como ainda não instalei o ventilador, deixei a caixa sem tampa e mantenho o carro aberto durante o processo de carga.

Vejam aqui as fotos da caixa de baterias.

23 de jul de 2010

Passo 4: Escolher as baterias

Chegou, então, um dos passos mais importantes na montagem do carro elétrico: as baterias. Elas é que vão definir a durabilidade (em termos de ciclos de carga) e a autonomia em km por carga.

Atualmente (07/2010) as opções são, basicamente, as baterias de chumbo-ácido, ion de lítio e sódio.
Baterias de ion de lítio e também as de sódio apresentam uma densidade de carga bem acima das baterias de chumbo. Enquanto uma bateria de chumbo carrega aproximadamente 30Wh/kg, as de íon de lítio e sódio carregam aproximadamente 110Wh/kg. Isto significa que, com o mesmo peso de baterias, as baterias de íon de lítio e sódio, podem dar 3 vezes mais autonomia ao carro do que baterias de chumbo.
As baterias de sódio aínda estão em desenvolvimento e são muito caras.
As baterias de íon de lítio são uma boa opção. Estão testadas, teem boa vida útil e já são amplamente aplicadas no exterior. Para utilizar estas baterias no Brasil, você terá que importar as mesmas. O custo FOB é de aproximadamente US$ 200,00 por célula. São necessárias em torno de 40 células.

Mas para muitos, eu incluso, a única que facilmente pode ser comprada e que também tem um preço aceitável, ainda é a bateria de chumbo. Além disto, é bem mais amigável com relação ao sistema de carga. Ou seja, para utilizar baterias de íon de ĺítio, você terá que investir também num sistema de gerenciamente de baterias. Cada célula será monitorada e carregada quando necessário. Estas baterias são bastante sensíveis à qualidade do sistema de carga. Com íon de lítio, prepare seu bolso para gastar agora. Mas depois, vai rir de nós quando tivermos que parar e você ainda andar mais uns 100 km.

Entre as baterias de chumbo existem vários tipos e modelos. As ideais para a nossa aplicação são as baterias de ciclo profundo. Estas baterias permitem ser bastante descarregadas, sem com isto perder vida útil. Baterias de chumbo convencionais (usadas nos carros) não devem sofrer profundas descargas. Isto fará diminuir consideravelmente a vida útil das mesmas.
Tentei contato via e-mail com as mais renomadas marcas de baterias no Brasil, como a Moura por exemplo. Eles oferecem, no site, baterias de ciclo profundo. Mas não perca seu tempo. Eles não respondem. Quando respondem, mandam falar com uma revenda qualquer. Lá, ninguém sabe da bateria de ciclo profundo. As únicas existentes por aqui no momento são as baterias Optima (importadas) tipo Yellow top. Você encontra estas, principalmente, nos estabelecimentos que trabalham com som automotivo. Estas baterias são muito boas e muito caras. Não custa conferir.

Então é escolher a que lhe parece melhor.
No meu caso escolhi Baterias seladas (alguns não gostam desta opção porque não podem repor água na bateria) da Freedom; 115AH; estacionária. Encontrei manual e orientação desta bateria na internet. Com os dados do manual ficou mais fácil definir a tensão de carga e estimar os tempos de uso que teria para uma determinada corrente do motor. O custo foi em torno de 4 mil reais para 10 baterias.

22 de jul de 2010

Passo 3: Desmontagem


Enquanto o motor e demais componentes não chegavam, fomos começando a desmontar o Gurgel. Foram retirados os componentes que não seriam mais utilizados: motor a gasolina, tanque de gasolina, alternador, bomba de combustível, motor de arranque, radiador, ventilador, escapamento, caixa e cardã.
A caixa e o cardã foram retirados para verificação. Isto também facilitaria o desenho do adaptador do novo motor na caixa.
O trabalho foi feito na oficina ao lado do meu escritório em Blumenau. O Ricardo, dono da oficina, mandou proceder a desmontagem que durou pouco mais de 2 horas. Rápido né?
Você pode ver as imagens desta etapa aqui!

21 de jul de 2010

Passo 2: Que motor elétrico vou usar?


Então surge o maior dilema. Onde consigo um motor? Temos fabricantes nacionais para diversos tipos de motores. Mas, na época, nenhum tinha uma solução prática para esta aplicação. O jeito foi pesquisar as opções de importados. Basicamente surgem as opções americanas. Existem muitos usuários e muitos comentários sobre estas aplicações. Encontrei também uma opção de fabricação chinesa. Infelizmente sem nenhum comentário de usuário. Como o preço do chinês era de, aproximadamente, metade do preço do americano, achei que valia a pena fazer uma tentativa oriental. Além disto, o meu amigo, Carlos Girolla, importa mercadorias da China e meu deu uma mão valiosa no processo burocrático e no transporte. Comprei um motor CC de 10kW de potência e também o controlador PWM do mesmo. Tudo fornecido pelo mesmo fabricante. Depois de uns 4 meses, tempo que passou entre a compra, desembaraços alfandegários e transporte, o motor chegou em Blumenau. Foi no mês de outubro de 2009.

Passo 1: Qual carro vou usar?


Como vou fazer para ter um carro elétrico? Construir um do zero? Converter um carro a gasolina? Bem, iniciei pensando em fazer um tricíclo. Mas logo vi que, para tal, teria que ter uma soma grande de investimento em dinheiro e em tempo. Tive que mudar o plano para adequá-lo a realidade. Decidi comprar um carro para converter.
Então surgiu a dúvida: qual carro? Existem justificativas técnicas e emocionais. Acabei juntando os dois. Escolhi um Gurgel BR-800. Por que? Primeiramente entrou o emocional. Conhecendo a história de João do Amaral Gurgel logo pensei que seria uma bela homenagem. Foi ele quem, de forma pioneira no Brasil, montou um carro elétrico, lá nos idos de 1974.
Depois achei justificativas técnicas por ser um carro pequeno, leve e de fibra.
Procurei e encontrei o carro em São Paulo, pela Internet. Veio de cegonheira até Blumenau. Chegou aqui em junho de 2009. Custou R$ 6.500,00.

Carro elétrico: que idéia é esta?

Sempre sonhei com um carro elétrico. Talvez em função disto tenha me decidido a estudar engenharia elétrica. Mas as obrigações do dia a dia vão deixando os sonhos para depois.
Quando o tema começou a virar notícia voltou novamente a vontade de trabalhar num projeto desta natureza. Assim, durante as férias de 2008/2009 decidí, com o apoio da minha esposa, transformar o sonho e o projeto em prática.

A idéia era ter um carro que pudesse me atender em 90% da minha necessidade de deslocamento, sem poluir, sem fazer barulho e aproveitando a energia hidráulica excedente do nosso país, desperdiçada nas madrugadas.

Esta história quero começar a documentar neste blog para que todos possam acompanhar as etapas do trabalho.