Hybrid PEM Fuel Cell and Ultracapacitor Propulsion System for Energy-Efficient Vehicles

Vitor Gabriel Fonseca Pereira; Sebastião  Ribeiro Júnior

doi:10.5433/1679-0375.2026.v47.54642

Hybrid PEM Fuel Cell and Ultracapacitor Propulsion System for Energy-Efficient Vehicles

Authors

Vitor Gabriel Fonseca Pereira Universidade Federal do Paraná https://orcid.org/0009-0009-6484-4492
Sebastião Ribeiro Júnior Universidade Federal do Paraná https://orcid.org/0000-0002-4269-2493

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0375.2026.v47.54642

Keywords:

power management, fuel cell, energy storage, sustainable mobility, thermal analysis

Abstract

Este artigo detalha o desenvolvimento, a operação e as estratégias de otimização de um sistema de propulsão híbrido baseado em uma célula a combustível de hidrogênio (PEMFC), projetado para um protótipo de veículo elétrico ultraeficiente desenvolvido por uma equipe universitária. Desenvolvido para a competição Shell Eco-marathon Brasil 2025, o projeto visou maximizar a eficiência energética por meio de uma arquitetura de gerenciamento de energia pragmática e robusta. O sistema integra uma PEMFC como fonte primária de energia, uma bateria de íon-lítio, conversores CC-CC e um banco de ultracapacitores. Esses componentes proporcionam nivelamento de carga, gerenciando picos de corrente durante a partida e absorvendo a energia da frenagem regenerativa, protegendo assim a célula a combustível de demandas transitórias abruptas que comprometem sua vida útil. A metodologia englobou uma estimativa analítica simplificada, priorizando a integração eletrônica fundamental em detrimento de controles computacionalmente intensivos. O estudo discute os desafios técnicos e as soluções implementadas, destacando a eficiência e a viabilidade da aplicação dessa tecnologia por outras equipes universitárias. Além de propor abordagens aplicáveis para sistemas de propulsão híbridos sustentáveis, a pesquisa demonstra que resultados altamente expressivos podem ser alcançados mesmo quando o desenvolvimento é realizado de forma pragmática por uma equipe de estudantes.

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Author Biographies

Vitor Gabriel Fonseca Pereira, Universidade Federal do Paraná

Undergraduate Student, Department of Electrical Engineering, Federal University of Paraná (UFPR), Curitiba, PR, Brazil.

Sebastião Ribeiro Júnior, Universidade Federal do Paraná

Prof. Dr., Department of Electrical Engineering, Federal University of Paraná (UFPR), Curitiba, PR, Brazil.

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