dissertação

Modelagem digital como ferramenta de apoio à eficiência energética e roteirização para veículos elétricos inteligentes

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Programa de Pós-Graduaçãoe em Engenharia de Sistemas e Automação

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis

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Resumo

A crescente demanda por soluções sustentáveis na mobilidade urbana tem impulsionado o desenvolvimento de Veículos Elétricos Inteligentes (IEVs) e estratégias voltadas à otimização de consumo energético. No entanto, fatores como autonomia limitada, escassez de pontos de recarga e variabilidade das condições de tráfego ainda representam obstáculos significativos à ampla adoção desses veículos. Nesse cenário, este trabalho investiga a aplicação de Gêmeos Digitais (DTs) como ferramenta de suporte à tomada de decisão em tempo de execução, voltada ao planejamento dinâmico de rotas e ao monitoramento energético de IEVs. Inicialmente, é conduzida uma análise bibliométrica a partir da base Web of Science (WoS), com a finalidade de avaliar a relevância da temática no cenário global e conhecer melhor as possíveis aplicações conjuntas. Com isso, a pesquisa resultou em 4.209 documentos, dos quais 206 incluem o termo digital twin como palavra-chave. A construção do mapa de coocorrência revelou cinco agrupamentos temáticos principais, destacando os termos electric vehicles, energy efficiency, autonomous vehicles e digital twin como centrais no corpus analisado. Na etapa experimental, desenvolveu-se uma aplicação em simulação integrada ao Simulation of Urban MObility (SUMO), acoplada à interface Traffic Control Interface (TraCI) e programada em linguagem Python, na qual a lógica do DT monitora continuamente variáveis operacionais como velocidade, aceleração e nível de carga da bateria. A cada passo da simulação, decisões como recálculo de rota e redirecionamento a pontos de recarga são tomadas dinamicamente com base nas condições da rede viária e na energia disponível. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade do uso de DTs para mitigar a "ansiedade de autonomia", melhorar a eficiência energética em tempo real e favorecer uma maior aceitação dos Veículos Elétricos (EVs) na mobilidade urbana.

Abstract

The growing demand for sustainable solutions in urban mobility has driven the development of Intelligent Electric Vehicles (IEVs) and strategies aimed at optimizing energy consumption. However, factors such as limited range, scarcity of charging stations, and variability in traffic conditions still pose significant obstacles to the widespread adoption of these vehicles. In this context, this work investigates the application of Digital Twins (DTs) as a runtime decisionsupport tool for dynamic route planning and energy monitoring of intelligent eletric vehicles (IEVs). Initially, a bibliometric analysis was conducted using the Web of Science database, with the aim of assessing the relevance of the topic in the global scenario and gaining a better understanding of potential joint applications. As a result, the research identified 4.209 documents, of which 206 include the term digital twin as a keyword. The construction of the cooccurrence map revealed five main thematic clusters, highlighting the terms electric vehicles, energy efficiency, autonomous vehicles, and digital twin as central to the analyzed corpus. In the experimental stage, a simulation-based application was developed and integrated with SUMO, coupled to the TraCI (Traffic Control Interface) interface and programmed in Python. In this setup, the digital twin logic continuously monitors operational variables such as speed, acceleration, and battery state-of-charge. At each simulation step, decisions such as route recalculation and redirection to charging points are made dynamically based on road network conditions and the available energy. The results obtained demonstrate the feasibility of using DTs to mitigate "range anxiety", improve real-time energy efficiency, and foster greater acceptance of electric vehicles in urban mobility.

Descrição

Área de concentração

Sistemas Inteligentes

Linha de pesquisa

Veículos inteligentes

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CARMO, Mateus Lourenço do. Modelagem digital como ferramenta de apoio à eficiência energética e roteirização para veículos elétricos inteligentes. 2026. 61 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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